DE2560218C2

DE2560218C2 - Anzeigeeinrichtung zur visuellen Informationsdarstellung

Info

Publication number: DE2560218C2
Application number: DE19752560218
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.rer.nat. 7900 Ulm Börner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-09-13
Filing date: 1975-09-13
Publication date: 1982-04-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung zur' visuellen Informationsdarstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Anzeigeeinrichtungen werden beispielsweise bei der elektronischen Datenverarbeitung benutzt und. bestehen im allgemeinen aus einer elektro-optischen Anzeigeschicht, z. B. einer sogenannten Flüssigkrislallanzeigeschicht und einem unmittelbar daran angebrachten integrierten Festkörperschaltkreis. Bei einer derartigen Anzeigeeinrichtung entfallen insbesondere eine Vielzahl längerer elektrischer Verbindungsleitungen zwischen der Anzeigeschicht und einem sie

steuernden Festkörperschaltkreis.

Eine Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 37 16 290 bekannt und wird anhand der F i g. 6 näher erläutert. Auf einer mehrschichtigen

Halbleiteranordnung 60, einem Festkörperschaltkreis mit matrixförmig angeordneten Einzelelementen, ist eine elektrische Isolierschicht 61 mit darauf befestigten metallischen Elektroden 62 angebracht, die durch Verbindungsstücke 63 von der Halbleiteranordnung 60

ίο nach Maßgabe der darzustellenden Information angesteuert werden. Das zur Veränderung einer Flüssigkristallschicht 64 erforderliche elektrische Feld wird mittels einer, für alle Elektroden 62 gemeinsamen, optisch halbdurchlässigen Gegenelektrode 65 erzeugt, die auf einer optisch durchlässigen;Abdeckplatte 66 angebracht ist. Die Dicke der Flüssigkristallschicht ist durch metallisierte Abstandshalter 67 bestimmt, die gleichzeitig als elektrischer Anschluß für die Gegenelektrode_;65 dienen.

2c Ein erster Nachteil einer derartigen Anzeigeeinrichtung besteht darin, daß ein zur visuellen Informationsdarstellung benötigtes Auflicht die optisch halbduchlässige Gegenelektrode 65 zweimal durchqueren muß, wodurch erhebliche Lichtintensitätsverluste entstehen,

z. B. durch Absorption und/oder Streuung. Außerdem ist es möglich, daß das beleuchtete Licht an der Gegenelektrode 65 teilweise reflektiert wird, wodurch lediglich ein geringer Kontrast erreichbar ist.

Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß ein die Flüssigkristallschicht veränderndes elektrisches Feld nicht nur in erwünschter Weise zwischen den Elektroden 62 und der Gegenelektrode 65^ besteht, sondern möglicherweise auch in störender* Weise zwischen verschiedenen benachbarten Elektroden 62, z. B. wenn lediglich eine einzige Elektrode elektrisch angesteuert ist. Die derart erzeugten störenden elektrischen Felder führen beispielsweise zu einer störenden Konturenunschärfe und/oder geringem optischen Auflösungsvermögen der Anzeigeeinrichtung.

Ein dritter Nachteil besteht darin, daß es erforderlich ist, die Abdeckplatte 66 sowie die Abstandshalter 67 sehr genau und mechanisch stabil herzustellen, denn sonst können bei der lediglich ungefähr 10 um dicken Flüssigkristallschicht 64 Dickenschwankungen entstehen, die z. B. unerwünschte Helligkeitsschwankungen oder sogar elektrische Kurzschlüsse zwischen der Gegenelektrode 65 und den Elektroden 62 bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anzeigeeinrichtung der genannten Gattung dahingehend zu

so verbessern, daß selbst bei geringer Intensität des beleuchtenden Lichtes eine kontrastreiche und hochauflösende Informationsdarstellung möglich ist und daß eine derartige Anzeigeeinrichtung zuverlässig ist und geringe Herstellungskosten verursacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zusammengestellt

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die zur Ansteuerung der Anzeigeschicht erforderlichen Elektroden in einer Ebene oberhalb eines Festkörperschaltkreises befinden, so daß keine lichtdurchlässige Elektrode erforderlich ist Dadurch wird die Herstellung der Anzeigeeinrichtung wesentlich vereinfacht.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die erfindungsge,rnäße Anzeigeeinrichtung mechanisch derart stabij

ist, daß ζ. B. Verwindungen, die während einer Endmontage auftreten können, im wesentlichen zu keiner störenden Veränderung der Anzeigeschicht führen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es zweckmäßig ist, eine Anzeigeschicht aus einer Vielzahl einzelner Anzeigebereiche zusammenzusetzen, die jeweils im wesentlichen völlig unabhängig voneinander ansteuerbar sind gemäß der darzustellenden Information, und daß die Anzeigebereidie mechanisch voneinander getrennt sind.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 5 näher erläutert, und es wird auf weitere Druckschriften hingewiesen, aus denen Einzelmerkmale gemäß den Ansprüchen bekannt sind.

F i g. 1 zeigt schematisch in Aufsicht und F i g. 2 in einem Teilschnitt entlang der Linie AB von F i g. 1 einen Festkörperschaltkreis 10 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Elementen 11, aie einen zweipoligen Ausgang haben, von denen jeweils zwei Ausgangsanschlüsse 12, 12' auf einer alle Ausgangsanschlüsse elektrisch voneinander isolierenden Schicht 16 des Festkörperschaltkreises angeordnet sind. Diese Ausgangsanschlüsse 12, 12' sind in den Patentansprüchen und im folgenden auch Stifte genannt. Verbindungen der Elemente 11 untereinander sowie weitere nach außen führende Zuleitungen zu diesen Elementen sind in der schematischen Darstellung der F i g. 1 und F i g. 2 nicht gezeigt, da sie für die Erläuterung der erfindungs- jo wesentlichen Merkmale nicht von Bedeutung sind. Auch die gut leitende Schicht auf der von dem Festkörperschaltkreis 10 abgewandten Grenzfläche der Isolierschicht 16 ist nicht dargestellt (siehe F i g. 4).

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Festkörperschaltkreis 10 ein hochintegrierter Halbleiterspeicher mit einer Vielzahl von Speicherelementen 11, die vorzugsweise von bistabilen Kippstufen (Flip-Flops) gebildet werden. Die Ausbildung solcher Kippstufen aus kreuzgekoppelten bipolarer! Transistoren oder MOS-Transistoren ist dem Fachmann geläufig.

Alle Speicherelemente 11 des Festkörperschaltkreises sind mit der Isolierschicht 16 abgedeckt, die einerseits die Elemente 11 selbst schützt, andererseits aufgrund ihrer elektrisch isolierenden Eigenschaft eine *; sichere Fixierung der zu den Elementen 11 gehörenden Stifte 12, 12' bei gleichzeitiger galvanischer Trennung ermöglicht. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind aus jedem Element 11 des Festkörperschaltkreises 10 jeweils zwei Stifte 12,12' durch die Isolierschicht 16 hindurchgeführt, die unmittelbar über den Elementen 11 auf der den Elementen 11 abgewandten Grenzfläche der Isolierschicht 16 enden. Außerdem ist die Isolierschicht

16 an den Grenzbereichen der Elemente 11 derart verdickt ausgebildet, z.B. gemäß der in der US-PS 37 65 747 beschriebenen Flüssigkristallanzeigeanordnung, daß muldenförmige Vertiefungen 18 (Fig.4) entstehen, die jeweils mit dem Material gefüllt sind, aus dem die Anzeigeschicht 17 besteht, z. B. mit Flüssigkristallen. In diesen Vertiefungen ist eine Anzeigeschicht so

17 (Fig. 2) angeordnet, die jeweils die einander zugeordneten Stifte 12, 12' eines Elementes 11 des Festkörperschaltkreises überdeckt, und deren optische Eigenschaften selektiv, vorzugsweise im Bereich dieser Ausgangsanschlüsse, in Abhängigkeit von einer zwisehen den jeweiligen Stiften 12, 12' vorhandenen Potentialdifferenz veränderbar sind. Zweckmäßig wird als optisch wirksame Anzeigeschicht 17 eine Flüssigkristallsubstanz verwendet, deren Lichtstreuungseigenschaften mittels einer zwischen den Stiften 12, 12' ausgebildeten elektrischen Potentialdifferenz beeinflußbar sind. Dies bietet den Vorteil, daß nur eine ⁽ehr geringe Energie aufgewendet werden muß. wcii die optische Anzeige durch die Flüssigkristallschicht 17 fallendes Fremdlicht vermittelt wird. Zur Anzeige weiterhin geeignet ist eine Anzeigeschicht 17. die bei Anregung durch die Stifte 12, 12' Elektrolumineszenz zeigt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zu Aiizeigezwecken auch die durch ein elektrisches Feld erzeugbare Doppelbrechung von Flüssigkristallen ausgenützt werden, die mit Hilfe eines optischen Analysators sichtbar gemacht werden kann.

Die Funktion einer erfi'idungsgemäß ausgebildeten Anzeigevorrichtung er'olgt in der Weise, daß dem Festkörperschaltkreis neben der notwendigen Betriebsspannung auch die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch auftretenden Signalspannungen und/oder Taktimpulse zugeführt werden. An den mit den Elementen 11 verbundenen Stiften 12, 12' entstehen dabei Potentiale, die eine eindeutige Veränderung der optischen Eigenschaften der Schicht 17 bewirken und dadurch die gewünschte Information optisch darstellen.

Durch eine derartige Anzeigeeinrichtung wird vorteilhafterweise erreicht, daß die darzustellende Information eine optische Darstellung bewirkt, die eine hohe Auflösung, einim hohen Kontrast sowie eine große Helligkeit besitzt; denn einzelne, vollständig mechanisch und elektrisch voneinander getrennte Bereiche der Aiizeigeschicht 17 sind sehr genau ansteuerbar. Eine nachteilige, Licht absorbierende und/oder streuende. halbdurchlässige Gegenelektrode ist erfindu^gsgemäü nicht erforderlich, da sich das zur Ansteuerung der Anzeigeschicht 17 erforderliche Potential im wesentlichen zwischen den jedem Element 11 zugeordneten Stiften 12, 12' ausbildet. Eine derartige Ansteuerung bewirkt bei der Anzeigeschicht 17 eine optische Veränderung, die weitgehend unabhängig ist von der Dicke der Anzeigeschicht sowie einer möglicherweise darüber befindlichen, nicht dargestellten, lichtdurchlässigen Deck- und/oder Schutzschicht.

Zweckmäßig werden die beiden Stifte 12, 12' eines Flements U in Form von kammartig ineinandergreifenden Elektroden ausgebildet (F i g. 3), z. B. auch gemäß den in den DE-OS 23 31 608 bzw. DE-OS 22 51 647 beschriebenen Anordnungen. Dadurch ist eine wirksame Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Schicht 17 möglich, die jedoch vorteilhaft nur in nächster Umgebung dieser Elektroden 12, 12' stattfindet. Dadurch wird eine gute Ablesbarkeit der Anzeige garantiert.

In einem weiteren, in Fig.4 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung sind die Stifte 12, 12' der Elemente 11 des Festkörperschaltkreises 10 endscitig verbreitert ausgebildet und allseitig in der elektrisch isolierenden Schicht 16 eingebettet, die die im Bereich eines jeden Elementes 11 bis zu den Ausgangsanschlüssen reichenden Vei tiefungen 18 aufweist. Durch jeweils eine dieser Vertiefungen 18 sind jeweils beide Stifte 12, 12' eines Elements 11 des Festkörperschaltkreises 10 endseitig freigelegt.

In Fig.4 ist auch dargestellt, daß zur weiteren Verringerung des bereits erwähnten »Übersprechens« erfindungsgemäß die der Ausgangsanschlußebene abgewandte Grenzfläche der Isolierschicht 16 mit einer im Vergleich zur Isolierschicht gut leitenden und mit

Bezugspotential verbundenen Schicht 15 bedeckt ist. Vorteilhaft ist die Schicht 15 eine metallische Leiterebene, die mit einem von den Stiften 12,12' der Elemente 11 abweichenden Bezugspotential, vorzugsweise Erdpotential, verbunden ist.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, die die Anzeige vermittelnden Stifte 12, 12' (Fig.3) über eine oder mehrere zwischengeschaltete Trenn- oder Verstärkerstufen mit den zugehörigen Elementen 11 zu verbinden. Dies empfiehlt sich insbesondere in solchen Fällen, bei denen eine am Element 11 abgreifbare Potentialdifferenz zur Beeiflussung einer Anzeigeschicht 17 nicht ausreicht. Vorteilhaft können dadurch möglicherweise vorhandene Rückwirkungen zwischen den Stiften 12, 12' und den Elementen 11 verringert werden.

Derartige an sich bekannte Trenn- oder Verstärkerstufen werden vorteilhaft ebenfalls in integrierter Technik ausgeführt

Gegebenenfalls ist es erwünscht, die mittels des Festkörperschaltkreises zur Anzeige gelangende Information auf einer größeren Fläche darzustellen, derart daß eine Betrachtung der Anzeigevoi richtung aus größerer Entfernung erleichtert wird.

Dies wird zweckmäßig erreicht durch Lichtlei ier mit sich verändernder Querschnittsfläche, beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildete Lichtleiter 13 (F i g. 5), die in der Weise mit dem Festkörperschaltkreis 10

ίο verbunden sind, daß die kleinere Stirnfläche des jeweiligen Lichtleiters den Stiften 12,12' des Elements 11 zugewandt ist während die größere Stirnfläche des Lichtleiters dem Betrachter zugekehrt ist. Eine derartig durchgeführte optische Vergrößerung ist an sich bekannt, beispielsweise bei der optischen Trennung und Vergrößerung von Fernsehbildern au;» der US-PS 29 83 835.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigeeinrichtung zur visuellen Informationsdarstellung unter Verwendung eines Festkörperschaltkreise'-, einer diesen abdeckenden Isolierschicht sowie einer darauf angebrachten elektro-optischen Anzeigeschicht, deren Teilbereiche optisch veränderlich sind durch eine elektrische Potentialdifferenz, die mittels Elektroder, erzeugt wird, die unmittelbar durch integrierte Elemente des Festkörperschaltkreises ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen (18) vorhanden sind, die durch die an den Grenzbereichen der Elemente (11) verstärkt ausgebildete Isolierschicht (16) entstanden sind, daß die Anzeigeschicht (17) nur innerhalb der Vertiefungen (18) vorhanden ist, daß an die Ausgänge der Elemente (11) Stifte (12, 12') angeschlossen sind, die durch die Isolierschicht (16) hindurch in die Anzeigeschicht (1>) derart hineinragen, daß für jedes Element (11) nur die zwischen seinen Stiften (12, 12') erzeugte Potentialdifferenz die Anzeigeschicht (17) optisch verändert und daß die dem Festkörperschaltkreis (10) abgewandte Grenzfläche der Isolierschicht (16) mit einer im Vergleich zur Isolierschicht (16) gut leitenden Schicht (15) bedeckt ist, die mit Bezugspotentia! verbunden ist.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic' net, daß die Elemente (11) des Festkörperschaltkreises (10) matrixförmig angeordnet sind (F i g. 1).

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (12,12') jedes Elements (11) des Festkörperschaltkreises (10) kammartig ineinandergreifend ausgebildet sind (F ig. 3).

4. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen der Elemente (11) und den Stiften (12, 12') Trenn- oder Verstärkerstufen angeordnet sind.

5. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigeschicht (17) eine Flüssigkristallschicht vorgesehen ist.

6. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Element (11) je einkegelstumpfförmig ausgebildetes Lichtleiterstück (13) vorgesehen ist, das in der Weise mit dem Festkörperschaltkreis (10) verbunden ist, daß die kleinere Stirnfläche des Lichtleiterstückes (13) dem Element (11) zugewandt ist (F i g. 5).