DE2628544A1 - Elektro-optische anzeigevorrichtung - Google Patents
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Description
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Elektro-optische Anzeigevorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektro-optische Anzeigevorrichtung für Transmissiom-oder Reflexionsbetrieb,
bestehend aus einer Schaltungsplatte und einer in oder auf der Schaltungsplatte angeordneten Flüssigkristallanzeige
mit halbdurchlässigem Reflektor sowie auf ein Verfahren zur
Herstellung der elektro-optischen Anzeigevorrichtung.
Elektro-optische Anzeigevorrichtungen werden sehr oft in Verbindung
mit elektronischen Steuergeräten verwendet. Bei passiven, kein Licht emittierenden Flüssigkristallanzeigen wird
die Äblesbarkeit der Anzeige weitgehend durch die Helligkeit bzw. die Einfallsrichtung des Umgebungslichtes bestimmt. Der
Einbau v.on zusätzlichen Lichtquellen erfordert Raum, welcher
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in kompakten Geräten wie beispielsweise elektronische uhren
oder Taschenrechnern oft nicht oder in nur beschränktem Auslasse vorhanden ist.
Bekannt ist ferner die prismatische Lichtumlonkung von Umgebungslicht
zur Erhöhung der Ablesbarkeit bei in Transmission betriebenen Flüssigkristallanzeigen (US-PS 3 838 909)· Eine
derartige Anordnung ist in erster Linie für stationäre Anzeigen gedacht und erfordert ebenfalls mehr Raum als in kompakten Geräten
zur Verfugung steht.
Es ist Aufgabe der Erfindungjeine elektro-optische Anzeigevorrichtung
zu schaffen, welche einen geringen Energie- und Platzbedarf erfordert und auch bei ungenügendem Umgebungslicht ablesbar
ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsplatte wenigstens einen lichtleitenden Bereich aufweist.
Eine wenigstens partiell lichtle'itende Schaltungsplatte (Print)
ermöglicht den Bau von Anzeigevorrichtungen mit integriertem Beleuchtungselement.
Das Verfahren zur Herstellung erfindungsgemässei? Anzeigevorrichtungen
ist dadurch gekennzeichnet, dass durch partielles Bedampfen eines Substrates oder einseitige Bedampfen eines
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Gewebes mit aufdampfbarem Reflektormaterial eine reflektierende
Schicht erzielt wird, dass auf diese reflektierende Schicht
ein Lichtdiffusor aufgebracht wird und dass die reflektierende Schicht zusammen mit dem Lichtdiffusor mittels transparentem
Polyester oder Epoxyharz zu einer Einheit vergossen wird, welche Einheit wenigstens Bestandteil der Schalungsplatte ist.
Als aufdampfbare Reflektormaterialien sind vor allem Metalle geeignet, wie Aluminium, Silber, Gold, Chrom etc.
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung aufgezeigt:
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Anzeigevorrichtung gemäss
Stand der Technik,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer in ein Uhrengehäuse
einbaubareri Anzeigevorrichtung, ~~
Fig. 3 Einzelheiten der Anzeigevorrichtung Fig. 2 in einer Schnittdarstellung,
Fig. 4 den Schichtaufbau einer bevorzugten Schaltungsplatte
nach der Erfindung.
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Die Anzeigevorrichtung gemäss Stand der Technik, Fig. 1, weist
eine handelsübliche Flüssigkristallzelle 1 mit einer schematisch dargestellten frontseitigen Zellenplatte 1.1, einer reflektorseitigen
Zellenplatte 1.2 und einer zwischen den Zellenplatten 1.1 und 1.2 befindlichen Flüssigkristallschicht 1.3
auf. Ein transparentes Kunststoff-Element 2 besitzt auf seiner
der Flüssigkristallzelle 1 zugewandten Seite lichtstreuende Partien 2.1. Die Mantelflächen dieses Kunststoff-Elementes sind
durch weisse Farbschichten 2.2 abgedeckt\ ein Hohlraum 2.3
nimmt eine Mikro-Lampe 3 auf. Das von der Mikro-Lampe.3 emittierte
Licht wird durch die weissen Farbschichten 2.2 und durch eine Reflektorfolie k reflektiert und tritt an den lichtstreuenden
Partien 2.1 aus dem Kunststoff-Element 2 aus und bewirkt eine transmittive Beleuchtung der Flüssigkristallzelle 1.
Durch die Verwendung eines eigens zur Lichtleitung eingesetzten transparenten Kunststoff-Elementes 2 ergibt sich eine beträchtliche
Erhöhung des Raumbedarfs der Anzeigevorrichtung.
Die Grundidee der Erfindung besteht daher darin, die sämtlichen
der Beleuchtung der Flüssigkristallzelle 1 dienenden Elemente
in ein ohnehin schon vorhandenes Bauelement zu integrieren und damit die Einbaumasse zu minimalisieren.
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In Fig. 2 ist eine für Anwendungen in Uhrengehäuse konzipierte Flüssigkristallanzeige 1 dargestellt, deren Beleuchtung- Element
direkt in eine
Schaltungsplatte 20 integriert ist. Diese Schaltungsplatte 20 weist zwischen den Steueranschlüssen 10 der Flüssigkristallzelle
1 und den Anschlüssen 11 eines nicht dargestellten integrierten Schaltkreises 30 Verbindungsleitungen 12 auf. Eine
Mikro-Lampe 3 ist an der Peripherie der Schaltungsplatte 20 eingebautr die lichtleibende Bereiche aufweist.
Fig. 3 zeigt die erfindungswesentlichen Elemente aus Fig. 2
in einer vereinfachten Schnittdarstellung. Mit 1.H ist ein halbdurchlässiger Reflektor bezeichnet, welcher wie bereits
vorgeschlagen (P 25 31 372.8)
direkt auf einen an der reflektorseitigen Zellenplatte 1.2
angebrachten Polarisator aufgeklebt ist.
Die Funktionsweise einer Anzeigevorrichtung nach Fig. 2, 3
ist folgende: Solange genügend Umgebungslicht auf die Flüssigkristallzelle
1 einfällt wird diese in Reflexion betrieben, d.h. der halbdurchlässige Reflektor reflektiert einfallendes
Licht auf seiner der Zellenplatte 1.2 zugewandten Seite. Ist jedoch nicht genügend Umgebungslicht vorhanden, so wird beispielsweise
intermittierend, die Mikro-Lampe 3 eingeschaltet, die wenigstens partiell lichtleitende Schaltungsplatte strahlt
nun Licht über einen Teil ihrer Oberfläche durch den halbdurch-
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lässigen Reflektor 1.4 ein, d.h. die Flüssigkristallzelle 1
wird nun in Transmission betrieben.
Im folgenden werden Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen
Schalungsplatte 20 sowie Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Fig. 4 besteht die
licht leitendem
Schaltungsplatte aus 6 Lagen1Polyester 21. Zwischen den oberen,
einzelnen Lagen Polyester 21 sind insgesamt vier Glasfasergebaschichten
22 eingeklebt. Zwischen den beiden untersten Lagen Polyester 21 befindet sich ein Substrat 24 mit reflektierenden
Teilbereichen 23.
Als Substrat 24 findet eine Mylarfolie von 100 Jim Dicke Verwendung.
Die reflektierenden Teilbereiche 23 bestehen aus Aluminium, welches durch eine direkt auf dem Substrat aufliegende
Aufdampfmaske aus monofilem Gewebe auf das Substrat 24 aufgedampft
wurde. Die reflektierenden, Teilbereiche weTsen quadratische Flächen von 100 Jim Kantenlänge auf und sind 0,5 Juni dick.
Die einzelnen reflektierenden Teilbereiche 23 sind in einem gegenseitigen Abstand von ca. 50 /um aufgedampft.
Durch die Verwendung eines aus den nicht zusammenhängenden,
reflektierenden Teilbereichen 23 bestehenden Reflektors wird
eine Kurzschlussbildung in der Schaltungsplatte 20, Fig. 2, insbesondere zwischen den Anschlüssen 11 vermieden.
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Grundsätzlich ist die Verwendung von Aufdampfmasken bekannt
(Handbook of Thin Film Technology", McGraw-Hill Book Compagny, 197o, S. 7-8; 7"9; 20-13). Im erfindungsgemässen Verfahren
findet jedoch an Stelle von grillfö^rmigen Drahtmasken (engl.
Wire-grill Masks) ein monofiles Gewebe Verwendung, welches an'sich aus der Siebdrucktechnik bekannt ist (vgl. "Siebdruck",
Verlag G. D. W. Callwey, 1972, S. 29,30).
Es hat sich gezeigt, dass ein erfindungsgemäss bedampftes
Substrat' den Bau von auch bei Transmissionsbetrieb hervorragend kontrastreichen Anzeigevorrichtungen ermöglicht. Die Dicke der
aufgedampften reflektierenden Teilbereiche kann dabei zwischen 0,1 - 1,0 um variieren.
Ebenfalls bewährt hat sich als Substrat 2k ein feinmaschiges
Gewebe aus Nylon oder Polyester.
Diese Variante hat den Vorteil, dass auf eine Aufdampfmaske verzichtet werden kann.
Der Zusammenbau zu einer Schaltungsplatte 20 erfolgt durch Auflegen von mehreren Lagen gegenseitig versetzter Glasgewebeschichten
und anschliessendes Vergiessen mit Polyester. Ein Versetzen der Glasgebeschichten ist notwendig zur Vermeidung
von Moire-Mustern (vgl. "Geometrical and Physical Optics", Longmans I960, S.259).
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Als besonders einfach herzustellende Variante hat sich das Einlagern von Streuzentren in die Polyestermasse in Verbindung
mit einem Glasgewebe zur Versteifung der Vergussmasse erwiesen,
Als Streuzentren eignen sich Partikel aus MgO, Al0O , Ti 0^,
BaSOj oder auch kleinste Gasbläschen. Diese Streuzentren sind
in einer Schicht in der Schaltungsplatte 20 eingelagert, direkt unter der zu beleuchtenden Flüssigkristallzelle 1.
Anstelle von einzelnen Streuzentren könnte auch eine Gewebeschicht
verwendet v/erden, welche gegenüber dem Umgebungsmaterial - z.B. dem Polyester - einen unterschiedlichen Brechungsindex
aufweist und dnuurch als Li chtdif fusor wirkt. Z.B. könnte eine
Glasfasergewebeschicht' 22 vorgesehen werden. Eine weitere Möglichkeit, nur an den gewünschten Stellen Licht
auszukoppeln - minimaler Energiebedarf - besteht darin, die Oberfläche der Schaltungsplatte 20 unter der zu beleuchtenden
Flüssigkristallzelle 1 durch eine mattierte Folie, beispielsweise mit einem Klebband zu bekleben. Ana-iog wirkt
auch ein partielles Sandstrahlen der Oberfläche.
Ferner empfiehlt es sieh,die als Lichtdiffusor wirkenden Gewebeschichten
wenigstens an den stirnseitigen Flächen der Schaltungsplatte weiss zu beschichten.
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/■" 262854/,
Al·
In dicken Schalturigsplatten könnte der Einbau von Mikro-Lampen
auch direkt in die Ausbreitunnsrichtunp·. der scliicufcföiMiiip; auf-{.;obciut;on,
lieh bleibenden Bereiche ;erf ο1{_·;αη .
Die Erfindung hat sich instesondere in Verbindung mit nematisohen
Drehsellen und sogenannten Gant-V/irt-FliJnrjiprkri r,ta] 1-zellen
bewährt, ist jedocli nicht auf eine Anwendung mit diesen
Anzeige-Typen beschränkt.
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Claims (1)
- - j/- 55/76Patentansprüche1. Elektro-optische Anzeigevorrichtung für Transmissions- oder Reflexionsbetrieb, bestehend aus einer Schaltungsplatte und einer in oder auf der Schaltungsplatte angeordneten Flüssigkristallanzeige mit halbdurchlässigem Reflektor und wenigstens einem lichtemittierenden Beleuchtungselement, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsplatte (20) wenigstens einen lichtleitenden Bereich aufweist.2. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Mikro-Lampe, dadurch gekennzeichnet, dass die MikroLampe (3) in der Schaltungsplatte (20) angeordnet ist.3. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsplatte (20) wenigstens partiell eine reflektierende Schicht aufweist.1I. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht aus ' einer Kunststoff-Folie mit reflektierenden Teilbereichen (23) aus aufdampfbarem Reflektormaterial wie Aluminium, Silber, Gold, Chrom besteht.709850/0612 OfHGiNAl557765. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet j dass die reflektierende Schicht aus einem feinmaschigen Gewebe aus Kunststoff mit einer aufgedampften Schicht aus Aluminium, Silber, Gold oder Chrom besteht.6. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Bereich Streuzentren aufweist.7. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren aus pulverförmigem Material wie MgO, Al 0,, TiOp, BaSO^ bestehen.8. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren durch eine auf der Oberfläche der Schaltungsplatte aufgeklebte, mattierte Kunststoff-Folie erzielt sind.9. Elektro-optische. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren durch eine wenigstens partiell aufgerauhte Oberfläche der Schaltungsplatte erzielt sind.709850/061255/7610. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren durch Gaseinschlüsse in der Schaltungsplatte» (20) gebildet sind.11. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren durch eine Gewebeschicht gebildet sind, welche Gewebeschicht gegenüber dem die Schaltungsplatte (20) bildenden Umgebungsmateria-1 einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist.12. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsplatte (20) sechs Lagen lichtleitenden Polyester (21.) aufweist, dass zwischen den einer Flüssigkristallzelle (1) zugewandten Lagen Polyester (21) insgesamt vier Lagen Glasfasergewebeschicht (22) vorhanden sind, und dass zwischen den äussersten, von der Flüssigkristallzelle (1) abgewandten Lagen Polyester (21) eine reflektierende Schicht, bestehend aus einem_Substrat -(21I) mit reflektierenden Teilbereichen (23) eingelegt ist.13. Verfahren zur Herstellung einer elektro-optischen Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch partielles Bedampfen eines Substrates (21O oder einseitiges Bedampfen eines Gewebes mit aufdampfbarem Reflektormaterial eine reflektierende Schicht erzeugt wird, dass709850/0612 *55/76auf diese reflektierende Schicht ein Lichtdiffusor aufgebracht wird, und dass die reflektierende Schicht zusammen mit dem Lichtdiffusor mittels transparentem Polyester oder Epoxyharz zu einer Einheit vergossen wird, welche Einheit wenigstens Bestandteil der Schaltungsplatte ist.. Verfahren zur Herstellung einer elektro-optischen Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24) durch ein auf dem Substrat (24) aufliegendes monofiles Gewebe partiell bedampft wird.BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.709850/0612
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