DE2264408A1 - Verbesserungen an fluessigkristallvorrichtungen - Google Patents

Description

• Verbesserungen an Flüssigkristall-Vorrichtungen Gegenstand dieser Erfindung sind Flüssigkristall-Vorrichtungen und insbesondere Vorrichtungen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallelen Elementen zum Aufnehmen von Flüssigkristall-Substanz zwischen sioh, die so eingerichtet sind, daß sie ein elektrisches Feld durch den Flüssigkristall passieren lassen, das von bestimmten, leitenden Bereichen auf einen ersten dieser Elemente ausgeht.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, derartige Vorrichtungen so auszubilden, daß das zweite der Elemente leitende Vorsprünge besitzt, die auf dem zweiten Element so angeordnet sind, daß sie in Register mit den bestimmten Bereichen des ersten Elements stehen, wobei der Abstand zwischen irgendeinem bestimmten Bereich und ihrem Vorsprung geringer ist als der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Element In vorteilhafter Weiterausbildung der Erfindung kann die neue Vorrichtung derart ausgestaltet werden, daß die Abstandsstück-Einrichtungen aus Aluminiumoxidteilchen in einer Glasgrundmasse bestehen, wobei der Durchmesser der Teilchen der des gewünschten Abstandes zwischen den Elementen ist und wobei diese Elemente durch die Glasgrundmassen miteinander verbunden werden, die sich beim Zusammenbau der Vorrichtung in einem geschmolzenen Zustand befindet und erstarrt, wenn die Elemente mit Hilfe der Teilchen im Abstand voneinander angeordnet sind.
• In der beigefügten Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und wird anhand zweier Ausführungs beispiele nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. la eine herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die in der strahlungsdurchlässigen Betriebsart benutzt wird, und Fig. lb zeigt eine Platte einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, Fig. 2 eine herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigeeitnrichtungw die in der reflektierenden Betriebsart benutzt wird, Fig. 3 eine Platte einer Anzeigeeinrichtung, bei der Vorsprünge benutzt werden, die in Register mit der Anordnung von Segmenten auf der gegenüberstehenden Platte angeordnet sind, Fig. 4 die Anordnung von Segmenten, mit einer Isolierschicht beschichtet.
• Die Figuren ia und ib zeigen eine für den bisherigen Stand der Technik typische FlüssigkristallAnzeigevorrichtung, die aus zwei parallelen Glasplatten 121 und 123 besteht, zwischen denen sich eine Schicht Flüssigkristall-Substanz 125 befindet. Die Innenflächen der Glasplatten sind mit lichtdurchlässigen und leitenden ueberzügen 127 und 129 beschichtet, die im allgemeinen aus Zinnoxid bestehen, und die so aufgebracht werden, daß die bekannte Siebensegment-Anordnung entsteht, wie sie Fig. lb zeigt, während sie auf die andere Platte so aufgebraoht werden, daß sie die gesamte umschlossene Fläche der Glasplatte bedecken. Zusammen mit der Anordnung 127 werden Elektroden 131 (Fig.
• ib) auigebracht und die leitenden, lichtdurchlässigen berzge 127 und 129 beide an eine Spannungsquelle angeschlossen. Aus Polymer bestehende Abstandsstücke 133 sind zur Vervollständigung der Vorrichtung mit Epoxydharz auf die Platten geklebt.
• Fig. ia zeigt eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die für die strahlungsdurchlässige Betriebsart ausgelegt oder in dieser Betriebsart benutzt wird. Ein Lichtstrahl 139 wird auf die dem Beobachter 137 abgekehrte Seite der Anzeigeeinrichtung gerichtet. Da die Glasplatten und die leitenden Uberzüge lichtdurchlässig sind, sieht der Beobachter den Lichtstrahl 141, der unverändert durch die Anzeigeeinrichtung hindurchgeht, so daß der Beobachter eine gleichmäßig helle obere Fläche sieht. Wird aber an die Anordnung 127 und die Tafel 129 ein elektrisches Feld gelegt, so wird der Flüssigkristall in diesem Feld trübe, so daß der einfallende Lichtstrahl 139 gestreut wird.
• Dieses gestreute Licht erreicht den Beobachter nicht; vielmehr sieht er ein milchiges Muster in einem hellen Feld, wobei dieses Muster den jeweils angesteuerten Segmenten der Anordnung 127 entspricht.
• Fig. 2 zeigt eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die filr eine in der reflektierenden Betriebsart benutzte typisch ist. Auf die dem Beobachter 137 abgekehrte Außenfläche der Glasplatte 123 wird eine reflektierende Folie 135 aufgebracht. Ein einfallender Lichtstrahl 139 wird veranlaßt, auf die Oberfläche der oberen Platte 121 zu fallen.
• Da der Flüssigkristall lichtdurchlässig ist, wird der Lichtstrahl 139 in normaler Weise (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) reflektiert; das Auge des Beobachters 137 wird vom Licht nicht erreicht. Wird nun an die leitende Folie 129 und an die leitende Anordnung 127 eine Spannung gelegt, so verliert der Flüssigkristall unter der Wirkung des durch die Spannung erzeugten elektrisohen Feldes seine Lichtdurchlässigkeit und bewirkt, daß der einfallende Lichtstrahl 139 gestreut wird. Ein Teil 143 des gestreuten Liohts wird in das Auge des Beobachters 137 zurückgeleitet; er sieht auf einem dunklen Feld ein Lichtmuster, das den jeweils angesteuerten Segmenten der Anordnung 127 entspricht.
• Fig. 3 zeigt eine der Glasplatten der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung. Die andere (gegenüberliegende) Platte, die die oben beschriebene Siebensegment-Anordnung enthält, ist dabei nicht dargestellt. Die Glasplatte 145 ist mit einer dünnen Folie reflektierenden Metalls 147 (z.B.Aluminium oder Silber) beschichtet, die an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. Die Folie 147 trägt Vorsprünge 149, die so angeordnet sind, daß sie sich in Register mit der aus lichtdurchlässigen Zinnoxid bestehenden Siebensegment-Anordnung auf der oberen Platte befinden. Die Metalliolie Ubt eine doppelte Funktion aus, denn erstens erzeugt sie zusammen mit der Zinnoxid-Anordnung ein den Flüssigkristall durchdringendes, elektrisches Feld und zweitens reflektiert sie von oben einiallende Lichtstrahlen. Die Platte von Fig. 3 wird daher nur für die reflektierenden Anzeigeeinriohtungen benutzt werden, wie sie anhand von Fig. 2 beschrieben worden sind. (Eine lichtdurchlässige Anzeigeeinrichtung könnte dadurch erhalten werden, daß man das reflektierende Metall durch Zinnoxid ersetzt).
• Die Vorsprünge 149 werden durch herkömmliches Aufwachsen auf elektrolytisohem Wege hergestellt, d.h. die Folie 147 wird mit einer isolierenden Substanz beschichtet, und zwar bis auf die Stellen an denen man Vorsprünge erhalten will; die Platte wird dann in ein Elektrolysebad (z.B. Aluminium oder Silber) gelegt, als Kathode geschaltet, wobei dann die Vorsprünge aufwachsen. Durch Überwachen der Gesamt-Ladungsübertragung kann man die Dicke der Vorsprünge mit großer Genauigkeit regulieren. Üblicherweise haben die Vorsprünge eine Dicke von 15 Mikron, wobei der Abstand zwischen der oberen Platte und der Folie 147 einen Wert von 25 Mikron hat, so daß der Abstand zwischen der oberen Platte und der Oberfläche der Vorsprünge 149 einen Wert von 10 Mikron besitzt.
• Die physikalischen Grundlagen der an Flüssigkristallen beobachteten Erscheinungen sind noch nicht völlig bekannt, man weiß aber, daß die Eigenschaft des Umschaltens lichtdurchlässig/lichtundurchlässig durch einen mechanischen Resonanzvorgang in den Kristallmolekülen hervorgerufen wird> wobei diese Resonanz sowohl von der Dicke der Flüssigkristalle als auch von der Frequenz der Erregungsspannung abhängt.
• Es hat sich herausgestellt, daß es bei gegebener Dicke einen bestimmten Frequenzwert gibt, oberhalb dessen kein Umschalten stattfindet und daß dieser Frequenzwert mit geringer werdender Dicke in Richtung auf höhere Frequenzen verschoben wird.
• Der genaue Wert der Frequenz, oberhalb dessen kein Umschalten erfolgt, ist stark von der Natur des jeweils benutzten Flüssigkristalls abhängig und kann zwischen 50 und 5000 Hz liegen. Auf jeden Fall ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Grenzfreqnz zwischen der oberen Platte und den Vorsprüngen 10 mal höher als die Grenzfrequenz zwischen der oberen Platte und den nicht erhöhten Stellen der unteren Platte.
• Durch Anbringen der aufgewachsenen Vorsprünge 149 läßt sich die Trübung im Flüssigkristall auf exakt denjenigen Kristall beschränken, der sich zwischen den Vorsprüngen und der Zinnoxid-Anordnung befindet. Deshalb sind die angezeigten Zahlen schärfer abgegrenzt als die einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung; außerdem gibt es keine überfldssigen Glimmeracheinungen, die durch die elektrischen Felder verursacht werden, welche von den Zuleitungen 131 zur Zinnoxid-Anordnung 127 (Fig. ib) ausgehen. Die durch diese Zuleitungen i31 verursachten Glimmerscheinungen sind recht störend, und um ihre Auswirkungen in Grenzen zu halten, ist bei den Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlich, jede Einheit der Anzeigeinrichtung (Fig. 1b) mit einer Bildmaske zu umgeben, die die stärkeren Glimmerscheinungen abdeckt, die um die Ränder jeder Einheit herum auftreten. Diese Masken führen bei einer mehrstelligen Anzeigeeinrichtung dazu, daß sie als eine Reihe von Fensterrahmen erscheint, bei der jedes Zeichen von den benachbarten durch dunkle Maskierungsstreifen getrennt ist. Das sieht unschön aus und bringt es mit sich, daß der Beobachter mehr dazu neigt, einzelne Stellen abzulesen als die ganze mehrstellige Zahl. Die Verwendung der offenbarten Vorsprünge macht die Verwendung dieser Masken überflüssig.
• Fig. 4 zeigt die Zinnoxid-Anordnung 127, die auf die Glasplatte 121 naoh dem üblichen Verfahren aufgebracht worden ist. Jedoch ist hier die Platte 121 und die Anordnung 127 mit einer dünnen Schicht 151 einer isolierenden Substanz (z.B. sio2) überzogen (diese Isolierschicht ist zwar so dargestellt, daß sie die gesamte Fläche der Platte 121 überdeckt, sie braucht jedoch nur die Segmente der Anordnung 127 zu bedecken). Die Isolierschicht 151 führt dazu, daß sich die Anzeigeeinrichtung wie ein Kondensator verhält, so daß an den Flüssigkristallspalt gelangende Gleichströme gesperrt werden, während Wechsel ströme durchgelassen werden. Die Isolierschicht 151 filtert alle Gleichstromteile heraus; da es diese Gleichstromanteile sind, die Flllssigkristall-Anzeigeeinrichtungen versagen lassen, ermöglicht die Isolierschicht 151 eine längere Lebensdauer der Anzeigeeinrichtung als die die herkömmliche Vorrichtungen hatten.
• Patentansprüche:

Claims (2)

1. Patentansprüche S Vorrichtung mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallelen Elementen zum Aufnehmen von Flüssigkristall-Substanz zwischen sich, die so eingerichtet sind, daß sie ein elektrisches Feld durch den Flüssigkristall passieren lassen, das von bestimmten, leitenden Bereichen auf einen ersten dieser Elemente ausgeht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das zweite der Elemente leitende Vorsprünge besitzt, die auf dem zweiten Element so angeordnet sind, daß sie in Register mit den bestimmten Bereichen des ersten Elements stehen, wobei der Abstand zwisohen irgendeinem bestimmten Bereich und ihrem Vorsprung geringer ist als der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Element.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß parallele Abstands-Glieder im Abstand voneinander gehalten und miteinander durch Abstandseinrichtungen verbunden sind, die aus Aluminiumoxidteilchen in einer Glasgrundmasse bestehen, wobei der Durchmesser der Teilchen der des gewünschten Abstandes zwischen den Elementen ist und wobei diese Elemente durch die Glasgrundmassen miteinander verbunden werden, die sich beim Zusammenbau der Vorrichtung in einem gesohmolzenen Zustand befindet und erstarrt, wenn die Elemente mit Hilfe der Teilchen im Abstand voneinander angeordnet sind.