DE2531372A1 - Reflektor mit lichtzerstreuender oberflaeche fuer fluessigkristallanzeigen und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Reflektor mit lichtzerstreuender oberflaeche fuer fluessigkristallanzeigen und verfahren zu seiner herstellung

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DE2531372A1
DE2531372A1 DE19752531372 DE2531372A DE2531372A1 DE 2531372 A1 DE2531372 A1 DE 2531372A1 DE 19752531372 DE19752531372 DE 19752531372 DE 2531372 A DE2531372 A DE 2531372A DE 2531372 A1 DE2531372 A1 DE 2531372A1
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Description

9^/75 P/Ca
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Reflektor mit lichtzerstreuender Oberfläche für Flüssigkristallanzeigen und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflektor mit einer lichtzerstreuenden Oberfläche für in Reflexion betriebene Flüssigkristallanzeigen, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Reflektoren.
Reflektoren der genannten Art sind beispielsweise aus der DT-OS 2'310'219 bekannt. Sie bestehen aus Glas oder Plastik und sind auf ihrer Frontseite geschliffen oder mit einem Sandstrahl bearbeitet, während ihre andere Oberfläche mit einer gut reflektierenden Metallschicht (etwa : Aluminium, Nickel oder Chrom )
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versehen ist.
Aus der Patentanmeldung P 24 49 602.4 der Anmelderin vom 18.10.1974 ist ausserdem ein diffus-streuender Reflektor bekannt, bei dem entweder auf die dem Flüssigkristall abeewandte Oberfläche des Polarisators oder auf einem separaten Träger, der den Abschluss der Flüssigkristallanzeige bildet, Bronzefarbe aufgetragen ist.
Ausser diesen diffus-reflektierenden Reflektoren sind auch ebene Reflektoren für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen bekannt, die die reguläre Reflexion verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Flüssigkristallanzeige der eingangs genannten Art einen Reflektor anzugeben, der einfach und wirtschaftlich herzustellen ist und der eine optimale, an das jeweilige Anzeigeelement angepasste Streucharakteristik aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die lichtzerstreuende Oberfläche aus einer gut reflektierenden Metallschicht besteht, die auf einem mit Vertiefungen versehenen Schichträger aufgebracht ist.
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Gegenüber den bekannten Reflektoren weisen die neuen Reflektoren erhebliche Vorteile auf:
So ist beispielsweise die für die Anzeige wirksame gestreute Lichtintensität bei den neuen Reflektoren erheblich grosser als bei diffus-streuenden Reflektoren mit Cosinus-Charakteristik. Denn bei diesen wird das zu grossen Winkeln hin gestreute Lieht von den Polarisatoren stark absorbiert. Demnach geht bei Verwendung von diffus-streuenden Reflektoren ein beträchtlicher Teil des einfallenden Lichtes für die Anzeige verloren. Entsprechend zeichnen sich die mit den neuen Reflektoren aufgebauten Anzeigeanordnungen durch grosse Helligkeit und gute Ablesbarkeit aus. Es entfallen ausserdem die bei regulärer Reflexion ebener Reflektoren auftretenden Hintergrundreflexionen sowie die bei diesen Reflektoren erforderlichen Beschränkungen auf sehr kleine Betrachtungswinkel.
Die Herstellung der neuen Reflektoren erfolgt erfindungsgemäss in der Weise, dass die Vertiefungen durch Aufrauhen und anschliessendes Aetzen der Oberfläche des Schichtträgers erzeugt werden oder, dass sie mit Hilfe eines Stempels oder einer Walze in den Schichtträger eingedrückt werden.
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Weitere Einzelheiten des neuen Reflektors sowie des Verfahrens zu dessen Herstellung werden nachstehend beispielsweise anhand von Figuren erläutert:
Es zeigen :
Fig. la bis If die verschiedenen Schritte des Verfahrens
zur Herstellung der neuen Reflektoren,
Fig. 2 eine Mikroaufnahme der mit Vertiefungen versehenen Oberfläche der neuen Reflektoren,
Fig. 3 und 4 zwei Streucharakteristiken der Reflektoren
gemäss Fig. If für unter verschiedene Winkeln einfallendes Licht,
Fig. 5 eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit
einem Reflektor gemäss Fig. If.
Fig. 6 bis 8 drei weitere Anordnungen zur Herstellung
der gewünschten Oberflächen-Vertiefungen.
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In den Figuren la bis If werden die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines neuen, besonders für Flüssigkristallanzeigen geeigneten Reflektors, der mit 1 bezeichnet ist (Fig. If) ddrgestellt.Hierzu wird eine Oberflächenseite 2 eines Schichtträgers 3 (Fig. la),der im vorliegenden Fall beispielsweise aus einem Glasplättchen mit den Abmessungen 20,0 χ 9,4 χ 0,4 mm besteht, so lange einem Schleifprozess ausgesetzt, bis das Glasplättchen die gewünschte Dicke und seine Oberfläche 2' eine gleichmässige durch das Schleifmittel verursachte - Tiefenstruktur (Fig, Ib) aufweist (eine entsprechende Tiefenstruktur erhält man auch durch Behandlung der Glasoberfläche mit einem Sandstrahl). Als Schleifmittel hat sich besonders Siliziumcarbid-Pulver der Korn-Nr. 400, 800, 1000 oder 1200 (wie es beispielsweise von der Fa. Struers aus Dänemark geliefert wird) bewährt. Der Schleifprozess selbst erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Läppmaschine (insbesondere bei der Massenfertigung von Reflektoren), wie sie zum Läppen von Silizium-Plättchen in der Halbleitertechnik verwendet wird. Um eine weitgehend gleichmässige Tiefenstruktur zu erhalten, benötigt man weniger als 5 Minuten.
Nach dem Schleifprozess (oder Sandstrahlprozess) wird das Glasplättchen mehrmals mit destilliertem Wasser, beispielsweise in einem Ultraschallbad, gereinigt und anschliessend 3 bis 10 Minuten in ein Aetzbad, das vorzugsweise aus einer 1 : 1 Mischung von H2 0 und HF besteht, getaucht und in der Säure hin und her bewegt.
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Anschliessend wird das derart behandelte Glasplättchen wieder mit destilliertem Wasser gespült und dann getrocknet.
Fig. 2 zeigt eine Mikroaufnahme einer derartigen Oberfläche nach einer Aetzzeit von 15 Minuten. Die auftretende blasenförmige Struktur ist charakteristisch für den Aetzprozess. Kürzere Aetzzeiten ergeben Blasen (Vertiefungen) mit kleineren Durchmessern.
In Fig. Ic ist schematisch ein Schnitt durch ein derartiges ■Glasplättchen dargestellt. Die Vertiefungen 2J wurden hierbei idialisiert dargestellt.
Auf die geätzte und mit HO gereinigte Oberfläche wird die gut reflektierende Metallschicht aufgebracht. Um eine bessere Haftung dieser Metallschicht auf dem Glasplättchen zu erreichen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, zunächst auf
ο die Glasoberfläche eine etwa IO bis 50 A dicke Chromschicht (Fig. Id) aufzudampfen und dann auf diese Chromschicht 5 die reflektierende Metallschicht 6, die vorzugsweise aus Silber besteht, aufzubringen (Fig. Ie). Zum Schutz der Silberschicht 6 gegen Umgebungseinflüsse vnj-d auf diese anschliessend noch eine etwa 250 A dicke SiOg-Schicht 7 aufgebracht (Fig. If).
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In Fig. 3 ist die Winkelabhängigkeit der Intensität (normiert auf den Wert 1 im Maximum) des reflektierten und gestreuten Lichtes, gemessen in der Einfallsebene eines unter 45 zur Normalen einfallenden, parallelen Lichtbündels für ein mit SiC der Korn-Nr. 800 geschliffenen Glasplättchen wiedergegeben. Die Kurven a, b und c entsprechen Reflektoren, die 0,5 und 10 Minuten lang geätzt werden. Je länger geätzt wird desto schmaler werden die Streukeulen.
Fig. 4 zeigt die entsprechenden Messergebnisse der gleichen Reflektoren für einen unter 30° zur Normalen einfallenden Lichtstrahl.
Bei Verwendung des feiner gekörnten Schleifpulvers 1200 ergeben sich Reflektoren, deren Streukeulen ebenfalls bei längerer Aetzzeit schmaler werden.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der der neue Reflektor 1 verwendet wird. Die eigentliche Flüssigkristallzelle 8 (bei der es sich beispielsweise um eine Twistzelle handelt) befindet sich zwischen zwei Polarisatoren 9, 10. Der Reflektor 1, der sich hinter dem Polarisator 10 auf der von der Flüssigkristallzelle 8 abgewandten Seite befindet, ist entweder direkt mit dem Polarisator 10 verklebt oder wird hinter den. Polarisator gelegt. Zum Verkleben kann
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jeder Epoxyzement hoher Qualität (z.B. Lens Bond M 62) verwendet werden.
Die nachstehende Tabelle 1 gibt in Spalte 4 für sieben Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, die sich lediglich durch die verwendeten Reflektoren, deren charakteristische Werte in Spalte 2 und 3 wiedergegeben sind, unterscheiden, die totale reflektierte Strahlungsleistung vor der Anzeigevorrichtung an. Als Bezugsgrösse diente eine mit MgO beraüchte Scheibe. Die Messungen erfolgten mit Hilfe eines unter 18,5° zur Normalen des Polarisators 9 einfallenden monochromatischen Lichtbündels (A= 6328 A), Die reguläre Reflexion an der Oberfläche des Polarisators 9 ist bei den in Spalte 2J angegebenen Werten der Tabelle 1 bereits berücksichtigt,
Tabelle 1. Korn-Nr. Aetzzeit 20" Totale reflektierte
Strahlungsled stung
Display
Nr.		 (in Siebdruck aufge
tragene Schicht von
Aluminiumbronze)		 30" 19,3 %
-1 2200 3' 30,8 %
2 1200 H1 30" 32,5 %
3. 1200 6' 33,3 %
1200 7' 35,2 %
5 1200 10· 35,2 %
6 800 15' 3*1,6 %
7 - - 100,0 %
MgO .
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Wie der Tabelle entnommen werden kann, ist die wirksame Strahlungsleistung, beispielsweise der Displays 5 und 6, um Ü2,h% grosser als bei dem bekannten Display 1, das einen Reflektor mit einer im Siebdruck aufgetragenen Schicht aus Aluminiumbronze verwendet.
Tn Fig. 6 ist ein besonders für die Massenproduktion geeignetes Verfahren zur Herstellung der Vertiefungen der neuen Reflektoren dargestellt. Eine Glasplatte 11, die gemäss den vorstehenden Ausführungen mit einer Reflektorstruktur versehen worden ist, dient als Prägestempel. Unter Druck und Hitze (etwa-120°) wird die Reflektorstruktur in eine etwa 0,2 mm dicke Hart-PVC-Folie eingeprägt. Nach dem Bedampfen mit einer dünnen Metallschicht erhält man so einen dünnen biegsamen Reflektor, der sich durch Schneiden oder Stanzen sehr gut in jedes beliebige Format bringen lässt, und der die gleiche Streucharakteristik aufweist, wie dio mit der Reflektorstruktur versehene Glasplatte.
Fig. 7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Reflektoren, die die gleiche (Positiv-) Struktur aufweisen wie die Glasplatte 11 (Fig. 6 und Fig. 7a). Die Glasplatte wird hierzu durch chemische Hauchversilberung leitend gemacht und anschliessend galvanoplastisch verstärkt (Fig. 7b). Dadurch entsteht eine (etwa 0,3 ram dicke) sogenannte Vatermatritze (Negativ) 13 von hoher mechanischer Festigkeit, die sich von der Glasplatte 11 leicht ablösen lässt.
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Mit dieser Matritze 13 wird anschliessend deren Struktur bei erhöhter Temperatur (etwa 1200C) und unter Druck in der Hart-PVC-Folie 12 eingeprägt (Fig. 7c). Die zu prägende Polienbahn wird nach erfolgter Prägung jeweils eine Prägebreite weitergeschoben und wieder aufgerollt. Die ganze, so geprägte Folienrolle wird dann in einer Hochvakuum-Bedampfungsanlage im Durchlauf z.B. mit Aluminium bedampft. Diese Reflektorfolie kann anschliessend mit einer mit Klebstoff beschichteten Polarisationsfolie laminiert, oder aber durcl-Stanzen oder Schneiden in.Stücke entsprechender Grosse unterteilt werden.
Ausser der Prägung einer separaten Reflektorfolie 12 kann mit den Verfahren nacfr, Fig. 6 und 7 auch die Rückseite des Polarisators (Fig. 5) mit der gewünschten Reflektorstruktur versehen werden. Ferner kann es bei der Massenproduktion von Vorteil sein, statt eines Prägestempels Il (Fig. 6) bzw. 13 (Fig. 7c) eine Walze 14 (Fig. 8), die die entsprechende Reflektorstruktur aufweist, zu verwenden.
Für Flüssigkristallanzeigen, die sowohl am Tag als auch in der Nacht verwendet werden sollen (Armbanduhren) hat sich besonders die Verwendung von halbtransparenten, diffusen Metallreflektoren als vorteilhaft erwiesen. Beir"achtbetrieb liefert eine Lichtquelle, die sich auf der Rückseite des Reflektors befindet, die notwendige Be-leuchtung.
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Solche Reflektoren erhält man, wenn die reflektierenden (Al-, Ag-, Au- oder Cu-) Metallschichten auf den mit der Reflektorstruktur versehenen Folien, bzw. Glasplatten hinreichend dünn aufgedampft werden. Solche Schichten haben dann genau die gewünschten Eigenschaften: Diffuse, polarisationserhaltende Reflexion im Reflexionsbetrieb und Transmission bei rückwärtiger Beleuchtung. Die Grosse der Transmission und die Verminderung der Reflexion gegenüber einem undurchlässigen Reflektor hängt von der Schichtdicke der aufgedampften Metallschicht ab. Bei einer Ag-Schicht von 200 A beträgt die Transmission z.B. etwa 20%. Um noch eine ausreichende Reflexion : zu erhalten, sollte die Transmission der Reflektoren zwischen 20 und 50% und entsprechend die Schichtdicken der reflektierenden Silber- oder Aluminiumschicht zwischen 100 und 400 A liegen. Statt auf Glasplatten können die reflektierenden Metallschichten auch auf die aufgerauhte Rückseite des hinteren Polarisators aufgebracht werden.
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Claims (13)

  1. 94/75 - 12 -
    Patentansprüche
    Reflektor mit einer lichtzerstreuenden Oberfläche für in Reflexion betriebene Flüssigkristallanzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtzerstreuende Oberfläche aus einer gut reflektierenden Metallschicht (6) besteht, die auf einem mit Vertiefungen (4) versehenen Schichtträger (3) aufgebracht ist.
  2. 2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtträger (3) aus Glas, Kunststoff oder Metall und die reflektierende Metallschicht (6) aus Silber, Aluminium, Gold oder Kupfer besteht.
  3. 3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen, der Silberschicht (6) und dem Schichtträger (3) eine Chromschicht (5) befindet und dass auf der Silber schicht (6) eine SiOp-Schutzschicht (7) aufgebracht ist.
  4. 4. Reflektor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (5) zwischen 10 und 100 A, die Silberschicht (6) zwischen 400 und 1000 8 und die' SiO„-Schutzschicht (7) zwischen lOCfund 1000· S dick ist.
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  5. 5. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Metallschicht (6) so dünn ist, dass der Reflektor eine Transmission von 20 bis 50$ aufweist.
  6. 6. Reflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Metallschicht aus einer etwa 100-400 A dicken Silber- oder Aluminiumschicht besteht.
  7. 7· Verfahren zur Herstellung eines Reflektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (4) durch Aufrauhen und anschliessendes Aetzen der Oberfläche (2) des Schichtträgers (3,12) erzeugt werden oder dass sie mit Hilfe eines Stempels (11,13) oder einer Walze (14) in den Schichtträger (3,12) eingedrückt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufrauhen der Oberfläche (2) des Schichtträgers (3) ein SiC-Schleifmittel der Korn-Nr. 400, 800, 1000 oder 1200- verwendet wird oder dass die Oberfläche /2) mit einem Sandstrahl behandelt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Stempel eine mit Vertiefungen (4) versehene Glasplatte (11) oder ein von dieser Glasplatte galvanoplastisch hergestelltes Negativ (13) verwendet wird.
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  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schichtträger (3,12) eine Hart-PVC-Folie verwendet wird, auf die nach dem Eindrücken der Vertiefungen (4) die reflektierende Metallschicht (6) aufgedampft wird.
  11. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schichtträger (3,12) eine Glasplatte verwendet wird, die nach dem Aufrauhen der Oberfläche (2) geätzt wird, und auf die dann nacheinander die Chromschicht (5), die reflektierende Metallschicht (6) und die SiO2-Schicht (7) aufgebracht wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Aetzmittel eine l:l-Mischung von destilliertem Wasser und Pluss-Säure (HP) verwendet wird.
  13. 13. Verwendung des Reflektors nach Anspruch 1 bei Flüssigkristallanzeigen mit Twistzellen (TN-Zelle.n) .
    1-4. Verwendung des Reflektors nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der TN-Zelle (8) und dem Reflektor (1) ein Polarisator (10) angeordnet ist.
    15- Verwendung des Reflektors nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines separaten
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    Schichtträgersdie dem Flüssigkristall (8) abgewandte Oberfläche des Polarisators (10) mit der lichtzerstreue.nden Oberfläche (7) versehen ist.
    BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
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DE19752531372 1975-06-27 1975-07-14 Reflektor mit lichtzerstreuender oberflaeche fuer fluessigkristallanzeigen und verfahren zu seiner herstellung Withdrawn DE2531372A1 (de)

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