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Flüssigkristallanzeige mit einer Gast-Wirt-Flüssigkristall-
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schicht, Verfahren zur Herstellung dieser Flüssiokristallanzeige und
Verwendung der Flüssigkristallanzeige Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeige
mit einer zwischen zwei Zellenplatten und je einer Vorder-und einer Rückelektrode
befindlichen Gast-Wirt-Flüssigkristallschicht und einem in der Flüssigkristallzelle
integrierten Reflektor, ein Verfahren zur Herstellung dieser Flüssigkristallanzeige
sowie auf die Verwendung der Flüssigkristallanzeige.
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Das Prinzip cholesterinischer Gast-Wirt-Anzeigen ist bekannt, (Appl.
Phs. Lett. 13, 91, 1668) und bereits zum Bau elektrooptischer
Vorrichtungen
genutzt worden (vgl. DT-OS 2 410 557).
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Aus Journal of Applied Physics, 45, 1974, S. 4 718 - 4 723 ist eine
Flüssigkristallanzeige unter Verwendung pleochroitischer Farbstoffe (Gast) und cholesterinischen
Flüssigkristallmischungen (Wirt) bekannt, welche Flüssigkristallanzeige in Reflexion
betrieben wird, und eine ausgezeichnete Helligkeit aufweist, da auf externe Polarisatoren
verzichtet wurde. In dieser Publikation sind das Grundprinzip des Gast-Wirt-Effekts
dargestellt (z.B. Fig. 1) und Angaben über geeignete Flüssigkristallmischunen und
Farbstoffe und experimentell gewonnene Messergebnisse aufgeführt.
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Obwohl nachgewiesenermassen bei Flüssigkristallanzeigen mit einer
Gast-.irt-Flüssigkristallschicht auf aufwendige Polarisatoren verzichtet werden
kann, konnten diese Art Anzeigen bis heute den bewährten nematischen Drehzellen
nicht Eonkurrenz sein. Es hat sich gezeigt, dass bei in Reflexion betriebenen Gast-Wirt-hnzeigen
durch einen hinter der Flüssigkristallzelle angeordneten Reflektor Ablese-Parallaxen
auftreten. Besonders störend wirkt dies in relativ kleinen Anzeigen, in denen die
Breite der Elektrodenelemente kleiner oder vergleichbar ist mit der Dicke der verwendeten
Zellenplatten. Derartige Grössenverhältnisse finden sich vor allem in Anzeigen,
welche für Anwendun(;en in Armbanduhren oder Digital-Voltmetern bestimmt sind.
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Es erscheint daher naheliegend, den Reflektor ins Zelleninnere zu
integrieren. Leider zeigen sich dabei jedoch neue, vor allem bei alpha-numerischen
Anzeigen störend wirkende Effekte. Der integrierte, elektrisch leitende Reflektor
übernimmt in diesem Fall die Funktion einer Rückelektrode und bewirkt, dass nicht
nur die angesteuerten Elektrodenelemente selbst, sondern auch die dazu fahrenden
Verbindungsleitungen sichtbar werden. Da diese Verbindungsleitungen aus technologischen
und elektrischen Gründen nicht beliebig schmal ausgelegt werden können, verhindert
dieser störende Effekt den sinnvollen Einsatz derartiger Anzeigen.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Anzeige
zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, einfach herzustellen
ist und einen gegenüber nematischen Drehzellen grösseren Betrachtungswinkel aufweist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Vorderelektrode
aus Segmenten besteht und die den Segmentzuleitungen gegenüberliegenden Teile des
Reflektors und/oder der Rückelektrode auf einem elektrischen Potential liegen, dessen
Differenz zum potential der entsprechenden Segmentzuleitung kleiner ist, als die
Schwellenwertspannung der verwendeten Flüssigkristallschicht.
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Eine derartige, erfindunsgemasse Anzeige ist preisgünstig herstellbar
und eist hervorragende optische Eigenschaften auf, insbesondere einen gegenüber
nematischen Drehzellen erheblich grösseren Betrachtungswinkel, ohne dass aber die
Segmentzuleitungen beim Ansteuern eines Segmentes störend sichtbar werden.
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Ein bevorzugtes erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer
Anzeige nach der Erfindung besteht darin, dass der Reflektor durch Beschichten der
Rückelektrode und der rückseitigen Zellenplatte mit metallisch oder weiss reflektierenden
Partikeln oder durch Einbringen von metallisch oder weiss und diffus reflektierenden
Partikeln in die rückseitige Zellenplatte erzeugt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachstehend anhand
von Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen: Fig. 1 Eine Prinzipdarstellung einer Gast-irt-Flüssigkristallanzeige
mit einem ersten integrierten halbdurchlässigen Reflektor, geeignet wahlweise für
Reflexions-oder Transmissionsbetrieb, Fig. 2 ein bevorzugbes Ausführungsbeispiel
eines zweiten integrierten Reflektors mit Metallteilen,
Fig. 3
einen dritten, aus reflektierenden Teilbereichen bestehenden integrierten Reflektor,
Fig. 4 einen vierten, aus quadratischen Teilbereichen bestehenden integrierten Reflektor,
Fig. 5 einen fünften, aus einer Trennzonen aufweisenden, metallischen Schicht bestehenden
integrierten Reflektor, Fig. 6 einen sechsten, aus sechs dielektrischen Schichten
bestehenden integrierten Reflektor, Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung
im Herstellungsprozess des zweiten, integrierten Reflektors - nach dem Siebdruck,
Fig. 8 eine weitere schematische Schnittdarstellung im Herstellungsprozess des zweiten
integrierten Reflektors - nach dem Glaslöten, Fig. 9 die Führung der Trennzonen
des Reflektors Fig. 5 am Beispiel einer darzustellenden Ziffer, Fig. lOa eine schematische
Darstellung einer in eine flache Armbanduhr eingebauten Gast-Wirt-Flüssigkristallzelle
mit digitaler Anzeige,
Fig. lOb -lOd Einzelheiten im Aufbau der
Armbanduhr aus Fig. lOa, Fig. 11 eine bevorzugte Variante eines halbdurchlässigen
Reflektors in 2100-facher Vergrösserung, Fig. 12 einen Ausschnitt des Reflektors
Fig. 11, in 5300-facher Vergrösserung, aufgenommen unter einem Winkel von 60° Neigung
gegenüber der Zellenplatte, sowie eine Tabelle der Eigenschaften von erfindungsgemässen
Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen und nematischen Drehzellen gleicher Anzeigefläche.
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In sämtlichen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
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Die in Fig. 1 dargestellte Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeige besteht
aus einer frontseitigen Zellenplatte 1, einer ebenfalls frontseitig angebrachten
Vorderelektrode 2 und einer auf einer rückseitigen Zellenplatte 4 angebrachten Rückelektrode
3. Zwischen den beiden Zellenplatten 1, 4 befindet sich eine Flüssigkristallschicht
5, welche randseitig durch Abstandselemente 6 dicht abgeschlossen ist. Die Flüssigkristallschicht
5 weist eine lichtabsorbierende, schraubenförmig gewundene Struktur 7 auf, welche
durch Anlegen eines elektrischen Feldes, beispielsweise durch eine Wechselspannungsquelle
12 an die Zuleitungen 31 und 32 der Elektroden 2 bzw. 3 in eine nicht, bzw. wenig
lichtabsorbierende, gleichförmige Struktur 8 transformiert werden kann.
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Im Reflexions-Betrieb wird die Flüssigkristallanzeige frontseitig,
durch eine Lichtquelle 10 charakterisiert, beleuchtet.
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Ebenfalls frontseitig befindet sich ein Betrachter 11. Das auf die
Flüssigkristallanzeige einfallende Licht wird im Bereich der nichtabsorbierenden,gleichförmigen
Struktur 8 der Flüssigkristallschicht 5 durchgelassen und in der aus einem Milchglas-bestehenden
Zellenplatte 4, welche gleichzeitig die Funktion eines Reflektors 9 hat, weiss reflektiert
bzw. gestreut, und durch die transparenten Elektroden 3 und 2 und die ebenfalls
transparente Zellenplatte 1 auf den Betrachter 11 abgestrahlt.
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Fehlt genügend Umgebungslicht, bzw. die Lichtquelle 10, so besteht
die Möglichkeit, die Flüssigkristallanzeige in Transmission zu betreiben durch Einschalten
einer hinter der rückseitigen Zellenplatte 4 angeordneten Ersatz-Lichtquelle lOa.
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Die Flüssigkristallschicht 5 weist eine Dicke von 10 pm auf und besteht
aus einer nematischen Grundsubstanz mit positiver dielektrischer Anisotropie z.B.
eine Mischung im Gewichtsverhältnis 1:1:1 von P-Butoxy-, P-Hexyloxy-, und P-Octanoyloxybenzyliden-
P-Aminobenzonitril, welcher Grundsubstanz ca. 5 bis 15 % einer optisch aktiven Substanz
z.B. Cholesteryl Benzoat und ca. 0,2 bis 1 % des pleochroitischen Farbstoffes z.B.
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Indopaenol blau beigemengt sind. Derartige Mischungen sind bekannt
(J. of Appl.
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Phys., 45, 1974, s. 4718 - 4723) und können durch andere, gleiche
oder ähnliche physikalische Eigenschaften aufweisende Mischungen ersetzt werden.
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Die zur Herstellung der Zellen an sich notwendige Technologie ist
bekannt, und insbesondere in der die Herstellung nematischer Drehzellen betreffenden
Literatur beschrieben.
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In Fig. 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
wobei wie auch in den nachfolgenden Figuren, nur die gegenüber Fig. 1 besonders
zu erwähnende Elemente gesondert gezeichnet bzw. beschrieben sind.
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Eine aus Glas bestehende, rückseitige Zellenplatte 4, Fig. 2, ist
mit einer transparenten Rückelektrode 3 aus SnO2 versehen.
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Die Rückelektrode 3 und der verbleibende, freie Teil der der Flüssigkristallschicht
zugewandten Oberfläche der Zellenplatte 4 ist mit gegenseitig isolierten Metallteilen
20 aus Aluminium beschichtet.
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Die Metallteile 20 weisen in den Ausbreitungsrichtungen der Elektrodenfläche
eine Leitfähigkeit von c 10 pS pro Quadrat auf und wirken als Reflektor 9.
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Eine weitere Zellenplatte 4, Fig. 3, weist eine Tiefenstruktur 41
auf, welche durch einen Schleifprozess und anschliessendes Aetzen hergestellt wurde
(vgl. DT-Pat. Anm. P 2'531'372.8 der Anmelderin). Auf diese Tiefenstruktur 41 ist
eine leitende Schicht als Rückelektrode 3 aufgebracht; die gesamte der Flüssigkristallschicht
zugewandte
Fläche ist mit einzelnen, reflektierenden Teilbereichen 21 bedeckt.
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Nach Fig. 4 weist die Zellenplatte 4 eine aufgerauhte OberflFc;.e
auf. Die reflektierenden Teilbereiche 21 bestehen aus Aluminium und haben quadratische
Flachen von ca. 80 lum Kantenlänge. Die Zwischenräume zwischen den einzelnen reflektierenden
Teilbereichen 21 betragen ca. 50 pm.
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Die durch Teilbereiche charakterisierte Ausbildung der Ausführungsbeispiele
Fig. 3 und Fig. 4 erlauben die entsprechenden Flüssigkristallanzeigen auch in Transmission
zu betreiben, indem wie in Fig. 1 dargestellt hinter der Zellenplatte 4 eine Ersatz-Lichtquelle
lOa angebracht wird. Die Dicke der reflektierenden Teilbereiche 21 beträgt ca 0,5
pm und kann in weiten Grenzen der gewählten Technologie angepasst werden.
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In Fig. 5 ist eine zu Fig. 3 und Fig. 4 modifizierte Variante dargestellt.
Die reflektierenden Teilbereiche 21 sind hier grossflächig und untereinander durch
Trennzonen 30 voneinander isoliert.
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Diese Trennzonen 30 weisen eine Breite von 10 bis 50 pm auf, dementsprechend
ist als Folge der geringen iichtdurchlassenden Fläche Transmissionsbetrieb nicht
möglich.
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Nach Fig. 6 weist die rückseitige-Zellenplatte 4 wiederum eine Tiefenstruktur
41 auf, auf der die Rückelektrode 3 aufgebracht ist. Ueber die gesamte der Flüssigkristallschicht
zugewandte Oberfläche
ist ein breitbandiger dielektrischer Spiegel
aufgebracht, welcher aus sechs Lagen dielektrischer Schichten 22 bis 27 besteht,
von welchen Schichten jeweils aufeinanderliegende Schichten einen zueinander unterschiedlichen
Brechungsindex aufweisen.
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Der Schichtaufbau kann auch in der umgekehrten Reihenfolge gestaltet
werden, d.h. dass auf der obersten dielektrischen Schicht 2 7 eine Metall- oder
galvanisch leitende Metalloxyd-Schicht aufgebracht ist, welche die Funktion der
Rückelektrode 3 übernimmt.
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Anstelle der dielektrischen Schichten 22 bis 27 aus SiO2 und MgF2
kann auch eine einzige Schicht aus Silizium von o,l - 1 pm Dikke vorhanden sein.
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Das Ausführungsbeispiel Fig. 6 weist den Vorteil auf, dass durch eine
homogene Abdeckung der Rückelektrode 3 durch die dielektrischen Schichten 22 bis
27 ein Schutz der Rückelektrode 3 vor elektrochemischer Zersetzung entsteht.
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Die in den Fig. 2 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele erfordern eine
kapazitive Einkopplung der Steuerspannung in die Flüssigkristallschicht, d.h. ein
Betrieb der Flüssigkristallanzeigen mit reiner Gleichspannung ist nicht möglich.
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Die einzelnen aus Aluminium-Pigmenten bestehenden Metallteile 20,
Fig. 2, sind mit einer in normaler Atmosphäre sich bildenden
Oxydschicht
von 10 bis 100 i Dicke überzogen; obwohl, wie in Fig. 2 dargestellt, alle Teile
eng und flach aneinander liegen, wirkt diese Oxydschicht als Isolator; es ist daher
nahezu keine Leitfähigkeit in den Ausbreitungsrichtungen der Elektrodenfläche vorhanden.
Aufgrund des geringen Teilchenabstandes istjedoch eine sehr gute kapazitive Kopplung
in einer zu den Ausbreitungsrichtungen der Elektrodenfläche normalen Richtung vorhanden,
so dass ein Wechselspannungsbetrieb der Flüssigkritallanzeige problemlos möglich
ist.
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Anhand der Herstellungsverfahren der einzelnen Ausführungsbeispiele
lassen sich vertiefte Einblicke in die einzelnen Varianten gewinnen.
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Grundsätzlich eignen sich für sämtliche Verfahren die bereits in der
Fertigung von nematischen Drehzellen bewährten leitenden Materialien zur Herstellung
der Elektroden 2 und 3, wie beispielsweise SnO2, In02, Al, Au, etc.
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Anstelle der im ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1, verwendeten rückseitigen
Zellenplatte 4 aus Milchglas könnte auch eine sandwichartig aufgebaute Zellenplatte
4 mit eingebrachten weiss reflektierenden Partikeln eingesetzt werden. Derartige
Zellenplaten 4 müssten jedoch, da hitzeempfindlich, mit beispielsweise oder Schmelzklebern
photopolymeren SubstanzenYmit derfrontseitigen Zellenplatte 1 verbunden werden.
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Zur Herstellung des integrierten Reflektor 9, Fig. 3 - 6, eignen sich
ebenfalls die bewährten eflektormaterialien wie Aluminium, Gold, Silber, Chrom etc.
Aus wirtschaftlichen Gründen sind jedoch in den Ausführungsbeispielen vorwiegend
Aluminium-Reflektoren verwendet worden.
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Die Herstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Fig. 2 kann sehr
wirtschaftlich erfolgen. Eine Zellenplatte 4 aus Glas wird mit einer vorzugsweise
transparenten Rückelektrode aus SnO2 oder In203 bedampft. In einem anschliessenden
Siebdruckverfahren wird die gesamte, im späteren Sichtbereich der Flüssigkristallanzeige
befindliche Oberfläche der Zellenplatte 4 mit einer Aluminiumbronze-Farbe bedruckt.
Die Aluminiumbronze-Farbe besteht aus einem Binder (z.B. Nitrocellulose in Amylacetat
im Gewichts-Verhältnis 1:1 gemischt) und Aluminium-Pigmenten mit einer mittleren
Länge von 2 - 10 zum. Das gewichtsmässige Mischungsverhältnis von Binder zu Aluminium-Pigment
beträgt 1:5 bis 1:15.
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Im folgendenArbeitsgang kann ein Glaslotsteg aufgedruckt werden, welcher
die Funktion der Abstandselemente 6 sowie die Dichtung der Zelle übernimmt. Die
Schichtdicke der Aluminiumbronze-Farbe variiert mit der Konzentration an Aluminium-Pigmenten
und ist abhängig davon, ob ein reiner Reflektor oder ein halbtransparenter Reflektor
- für Transmissions-Betrieb - gewünscht wird. In der Praxis hat sich eine Dicke
der aufgedruckten Aluminiumbronze-Farbe von 15 bis 20 >im bewährt. Nach der Montage
der frontseitigen Zellenplatte 1 und dem entsprechenden Justieren der Zellenplatten
1
und 4 entsprechend der Form der Elektroden 2 und 3 erfolgt in
einem Lötofen,ein aus der Drehzellenherstellung bekannter Glaslotprozess. Nach ca.
einer Stunde Dauer bei einer Lötofentemperatur von ca. 400 bis 5000 C sind die Zellenplatten
zusammengelötet. Während dieses Prozesses verbrennt der Binder und verflüchtigt
sich ohne Rückstandezu bilden, wobei sich die Aluminium-Pigmente auf eine Gesamtdicke
von 2 bis 5 pm zusammenlagern.
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Durch Zusetzen von Glaslotpulver Von ca. 1 )un Korngrösse kann die
Abriebfestigkeit der Aluminiumbronze-Farbe bzw. der Aluminium-Pigmente erhöht werden.
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In Fig .78 ist eine zu Fig. 2 weiter entwickelte Variante der Zellentechnologie
dargestellt. Der auf die Zellenplatte 4 aufgedruckten Aluminiumbronze-Farbe sind
nicht leitende Partikel 29 zugesetzt. Die grösste Ausdehnung der Partikel beträgt
12 pm, dem Soll-Abstand der Zellenplatten 1, 4. Nach dem Glaslötprozess wirken diese
nicht leitenden Partikel 29 als Abstandselemente. Dadurch ergibt sich der Vorteil,
dass der oben erwähnte Glaslotaufdruck nur noch dichtende, nicht aber abstandhaltende
Funktion zwischen den Zellenplatten 1 und 4 hat. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, wie
die nicht leitenden Partikel 29 von Aluminium-Pigmenten, als Metallteile 20 bezeichnet,
umlagert sind. Da die Partikel 29 in sehr geringer Konzentration zugesetzt sind,
pro
Flüssigkristallzelle genügen einige wenige Partikel, und diese
nicht leitend sind, ergibt sich keine Störung der optischen Eigenschaften der Anzeige.
Bewährt haben sich Partikel 29 aus A1203 oder SiO2. Dabei ist die Form der Partikel
nicht wesentlich; bewährt haben sich ebenfalls zum selben Zweck Glasfasern von 20
bis 100 >im Länge und 10 Hm Durchmesser.
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Die Herstellung eines integrierten Reflektors 9 gemäss Fig. 3 erfolgt
auf einer mit einer Tiefenstruktur 41 versehenen Zellenplatte 4 aus Glas. Die Tiefenstruktur
41 wird in einem Schleif/ Aetzprozess hergestellt (vorgeschlagen in DT-Pat.Anm.
P 2'531'372.8 der gleichen Anmelderin). Ziel einer derartigen Oberflächenbehanlung
ist die Erzeugung einer Struktur, welche nach dem Aufbringen von reflektierenden
Teilbereichen 21 als diffuser nur noch bedingt regulärer Reflektor 9 wirkt.
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Dementsprechend sind in den Fig. 3-6 Tiefenstrukturen 41 dargestellt,
welche je nach Verwendungszweck der Flüssigkristallanzeigen mehr oder weniger grosse
Rauhtiefen aufweisen und somit unterschiedliche Reflexionscharakteristika besitzen.
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Die rückseitigen Zellenplatten 4, Fig. 1-6, werden in einem Aufei
dampfprozess mit der Art der darzustellenden Zeichen und dem System der Ansteuerung
angepassten Rückelektrode 3 versehen.
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Eine derart vorbereitete rückseitige Zellenplatte 4 wird nun zur Herstellung
reflektierender Teilbereiche 21, Fig. 3, durch eine direkt auf der Tiefenstruktur
41 aufliegende Aufdampfmaske aus monofilem Gewebe mit Aluminium bedampft. Die reflektierenden
Teilbereiche 21 ergeben sich entsprechend der Maschenweite und dem Durchmesser des
monofilen Gewebes.
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Grundsätzlich ist die Verwendung von Aufdampfmasken bekannt (Handbook
of Thin Film Technology??, McGraw-Hill Book Compagny, 1970, S. 7-8; 20-13). Im erfindungsgemässen
Verfahren findet jedoch an Stelle von grillförmigen Drahtmasken (engl.
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Wiregrill-Masks) ein monofiles Gewebe Verwendung, welches an sich
aus der Siebdrucktechnik bekannt ist (vgl. "Siebdruck", Verlag G.D.W. Callweg, 1972,
S. 29, 30).
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Es hat sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäss bedampfte rückseitige
Zellenplatte 4 den Bau auch von bei Transmissionsbetrieb hervorragend kontrastreichen
Anzeigevorrichtungen ermöglicht.
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Für sehr dünne reflektierende Teilbereiche 21 ( C O,1 Sm) hat sich
auch Kathodenzerstäubung anstelle des Aufdampfprozesses bewährt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der reflektierenden Teilbereiche
besteht darin, die rückwärtige Zellenplatte 4 mit bereits aufgebrachter Rückelektrode
3 gleichmässig mit Aluminium
zu beschichten, auf photolithographischem
Weg eine rasterförmige Maske aufzubringen und anschliessend Trennzonen von 10 bis
50 pm Breite auszuätzen CFig. 4).
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Insbesondere für grossflächige Anzeigen hat sich die oben genannte
Technologie ebenfalls bewährt, wobei die reflektierenden Teilbereiche 21, Fig. 5,
eine der anzuzeigenden Konfigurationen angepasste Form aufweisen. Am Beispiel einer
alphanumerischen Ziffer aus sieben Segmenten lässt sich das Prinzip der erfindungsgemässen
Führung der Trennzonen 30 erkennen, vgl.
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Fig. 9.
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Nach Fig. 9 ist das Muster der Trennzonen 30 so gewählt, dass jede
Zuleitung 31 zu den Vorderelektroden 2 der frontseitigen Zellenplatte 1 vollständig
eingerahmt ist durch Trennzonen 30 auf der rückseitigen Zellenplatte 4. Daraus ergeben
sich unabhän-Fig gegenüber den Zuleitungen 31 der Vorderelektrode 2 auf einem geringen
elektrischen Potential befindliche reflektierende Teilbereiche 21. In diesem Ausführungsbeispiel
besteht die rückseitige Elektrode 3 aus einem zusammenhängenden Bereich aus Sn02
und ist, wie auch die zur Rückelektrode 3 führende Zuleitung durch den integrierten
Reflektor 9 abgedeckt. Stirnseitig sind die jeweiligen Anschlüsse zu beiden Elektroden
2 und 3 an den Zellenplatten 1 und 4 angebracht.
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Die Herstellung des integrierten Reflektors nach Fig. 6 erfolgt ebenfalls
in Aufdampfprozessen. Als dielektrische Schichten 22-27 eignen sich beispielsweise
MgF2 und SiO2, welche abwechslungsweise in einer Dicke von ca. 1 pm aufgedampft
werden.
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In sämtlichen vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die Vorderelektrode
2 aus SnO2 oder In02 durch Aufdampfen auf die frontseitige Zellenplatte 1 hergestellt
worden. Die Verbindung beider Zellenplatten 1, Li erfolgte jeweils in einem Glaslötverfahren,
könnte jedoch auch durch photopolymere Substanzen, Polymerisation und anschliessendes
Aushärten (vgl. DT-OS 23 226 616) oder durch Schmelzkleber erfolgen.
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Die hervorragenden Eigenschaften erfindungsgemäss hergestellter Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen
sind in der Tabelle zusammengestellt. Diese Tabelle zeigt, dass durch erfindungsgemässe
Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen die heutigen in der Uhrenindustrie verwendeten
nematischen Drehzellen erfolgreich ersetzt werden können. Zudem erlauben Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen
den Bau von erheblich flacheren digitalen Armbanduhren als bisher.
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Wie Fig. lQa zeigt, braucht eine mit einer Gast-Wirt-Flüssigkristallzelle
51 ausgerüstete digitale Armbanduhr 50 kein Schutzglas; die im Uhrgehäuse 52 versenkt
eingebaute Gast-Wirt-Flüssigkristallzelle
50 ist relativ kratzunempfindlich,
da zum Betrieb der Anzeige keine Polarisatoren, Halbwellenplättchen und dgl. notwendig
sind. Dadurch wird der Bau von extrem flachen, eleganten und preisgünstigen Festkörperuhren
ermöglicht. Die gegenüber nematischen Drehzellen erforderliche gressere Steuerspannung
kann durch Serie schaltung von mehreren handelsüblichen Batterien oder durch einen
Konverter gewonnen werden.
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isachfolgend werden Einzelheiten im Aufbau der digitalen Armbanduhr
50 näher erläutert: Fig. 10 b zeigt als Schnittdarstellung (Schnitt parallel der
Längskanten der Flüssigkristallzelle 51) die versenkt in einem Uhrgehäuse 52 eingebaute
Flüssigkristallzelle 51, eine Schaltungsplatte 54 mit einer darauf aufgebauten integrierten
Schaltung 55, einem Schwingquarz 56 und einem Abgleichelement 57.
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Verschlossen ist das Uhrgehäuse 52 mit einem Uhrgehäuse-Boden 53.
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In Fig. lOc ist die senkrecht zur Schnittrichtung der Fig. lOb geschnittene
Armbanduhr 50 dargestellt. Als zusätzliche Elemente sind hier zwei Gummi-Kontaktschnüre
59 sowie zwei Batterien 58 ersichtlich.
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Die vergrösserte Darstellung Fig. lOd lässt das Prinzip der Montage
und Kontaktierung der Flüssigkristallzelle 51 erkennen.
Die frontseitige
Zellenplatte 1 der Flüssigkristallzelle 50 ist im Uhrgehäuse 52 formschlüssig eingepasst
und dicht verklebt. Die rückseitige Zellenplatte 4 der Flüssigkristall zelle 50
weist eine gegenüber der frontseitigen Zellenplatte 1 geringere Breite auf. Im dadurch
entstehenden Absatz ist beidseitig je eine Gummi-Kontaktschnur 59 federnd eingelegt.
Diese Gummi-Kontaktschnur 59 ist im Handel erhältlich und verbindet die Elektrodenanschlüsse
der Zellenplatten 1 und 4 mit den auf der Schaltungsplatte 57 angebrachten korrespondierenden
Anschlüssen der integrierten Schaltung 55.
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Selbstverständlich kann das oben beschriebene Montage-Prinzip auch
auf Analog-Flüssigkristallanzeigen angewandt werden. Lediglich aus Gründen der übersichtlichen
Darstellung wurde nur eine Einfunktionen-Anzeige beschrieben, ebenso wurde auf die
Darstellung von Bedienungsknöpfen etc. verzichtet.
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Die in Fig. lOa dargestellte Armbanduhr ist weniger als 8 mm dick
und besitzt Kaliber 29 mm.
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Eine besonders zur Verwendung in Armbanduhren vorzüglich geeignete
Variante eines integrierten Reflektors mit einer halbdurchlässigen, aus Aluminiumpigmenten
bestehenden Reflektorschicht ist in Fig. 11 in 2100-facher Vergrösserung dargestellt.
Hierbei handelt es sich um eine Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahme mit einem vergleichsweise
dargestellten
Mass von 10 um. In dieser Fig. 11 wie auch in der
korrespondierenden Fig. 12 sind die unbeschichteten Bereiche der Zellenplatte 4
ersichtlich, darauf haften Aluminiumpigmente 20, von welchen gleiche Teilchen gleich
bezeichnet sind mit: 20a,-20b, 20c, 20d.
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Während in Fig. 11 die Aufnahme in senkrechter Betrachtung durchgeführt
wurde, ist die Aufnahme Fig. 12 bei geneigter Zellenplatte 4 aufgenommen worden.
Der Pfeil der Aufnahmerichtung ist mit AR bezeichnet und schliesst mit der Zellenplatte
4 einen Winkel von ca. 60 ein (Erhöhung der Kontrastwirkung der Aufnahme).
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Erfindungsgemäss wird ein derartiger integrierter, halbtransparenter
Reflektor, welcher sich insbesondere zur Nachtbeleuchtung der Flüssigkristallzelle
mittels einer hinter der Zellenplatte 4 angeordneten Beleuchtungsquelle eignet,
entweder im Siebdruckverfahren oder im Spritzverfahren hergestellt.
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In Siebdruckverfahren werden isolierte Metallteile 20 in Form einer
dickflüssigen Aluminiumbronzefarbe mit einem Anteil von 3 - 5 Gewichtsprozenten
Aluminiumpigmenten im Binder auf die Zellenplatte 4 aufgebracht. Durch Wahl der
Schichtdicke der Aluminiumbronzefarbe lässt sich der Transmissionsgrad der Reflektorschicht
in
weiten Grenzen variieren (ungefähr zwischen 5 - 50 %), wobei sich Aluminium-Pigmente
von 2 - 12 rm Länge in einer Schichtdicke vonO,2 - 5 pm als besonders geeignet erwiesen
haben.
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Besonders bewährt hat sich dabei in der Massenfertigung das Siebdruckverfahren.
Als Siebdruckschablone sind Siebe mit mehr als 100 Fäden pro cm geeignet; die Ausführungsbeispiele
wurden mittels eines Siebes (Estalmono 200 von Schweiz.
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Seidengazenfabrik, St. Gallen) mit 200 Fäden pro cm angefertigt.
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Ein weiteres Herstellungsverfahren ist das Spritz- oder Aufsprühverfahren.
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Zu diesem Zwecke werden die Aluminiumpigmente von 2 - 12 um Länge
in einem hochtourigen Mischwerk oder mittels Ultraschall in einem leicht flüchtigen
und nicht brennbaren Lösungsmittel wie z.B. Difluordichlormethan (Freon TF von du
Pont) gemischt. Der Gewichtsanteil von Aluminiumpigmenten im Bindemittel beträgt
1 - 20 % wobei sorgfältig darauf geachtet wird dass die Mischung gleichniässig erfolgt,
d.h. keine Agglomerate von Pigmenten feststellbar sind.
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Erfindungsgemäss wird nun eine derartige Mischung mit einer Spritzpistole
unter einem Druck von 4 - 6 atü mit sehr feiner
Düse auf die vorgereinigten
Zellenplatten 4 aufgesprüht, wobei die Schichtdicke wiederum entsprechend dem gewünschten
Reflexionsgrad gewählt wird. Es hat sich gezeigt, dass bei diesem Verfahren das
Lösungsmittel bereits verdunstet bevor es auf den Zellenplatten auftrifft, so dass
eine weitgehend homogene Reflektorstruktur erzielt wird.
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Grundsätzlich könnten diese Reflektoren bereits in Flüssigkristallzellen
verwendet werden, sind jedoch weder wischnoch kratzfest, so dass sich eine anschliessende
Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 400 - 5000C und einer Dauer von ca. 2 Min.
empfiehlt, wobei die Reflektorstruktur thermisch verfestigt wird, so dass die Zellenplatte
4 nun weitgehend abriebfest ist.
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In den Rastermikroskopie-Aufnahmen Fig. 11 und 12 handelt es sich
um einen im Siebdruckverfahren hergestellten Reflektor. Deutlich ist die Schuppen-
oder Plättchenform der Aluminiumpigmente zu sehen. Als dunkle Bereiche ohne Struktur,
ist das durchsichtige Glas der Zellenplatte 4 zu erkennen.
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'Pabelle der Eigenschaften von er findungs gemässen Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigen
und nematischen Drehzellen gleicher Anzeigefläche.
| .cholest. Gast-Wirt- |
| nematische Drehzelle Flüssigkristallanzeige |
| Kosten teurer - benötigt Polari- erheblich billiger trotz |
| satoren und Orientierungs- Mehrkosten für Farbstoff |
| behandlung en Zellenplat- |
| ten |
| Ansteuer- |
| Spannung 3 V 6 - 12 V |
| Stromaufnahme |
| (bei 3 V, 4 Ziffern |
| angesteuert) 0,2 yA 0,4 - 1 |
| Summe aus Ansprech- |
| u. Abklingzeit 350 m sec < 350 m sec |
| Multiplex-Fähig- |
| keit N ' 3 Ziffern N > 3 Ziffern |
| Anzeige-Art "Ein": schwarz "Ein": weiss (bzw. hell) |
| "Aus": weiss "Aus": schwarz |
| "Ein": weiss (bzw. dunkel oder |
| "Aus": schwarz farbig) |
| Helligkeit 25 S =' 25 S bei diversen |
| Kontrastver- |
| hältnissen |
| Kontrastver- |
| hlltnis 12 : 1 > 12 : 1 |
| Winkelabhängigkeit befriedigend sehr gut |