DE2744034A1 - Lichtzerstreuender reflektor fuer elektrooptische anzeigen und verfahren zur herstellung eines derartigen reflektors - Google Patents
Lichtzerstreuender reflektor fuer elektrooptische anzeigen und verfahren zur herstellung eines derartigen reflektorsInfo
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Description
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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Lichtzerstreuender Reflektor für elektrooptische Anzeigen und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Reflektors.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtzerstreuenden Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere für
Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflektierende
Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte
Struktur aufweist. Unter nematischen Flüssigkristall-Drehzellen sind im wesentlichen Polarisationsmodulatoren
zu verstehen. Zwei auf beiden Seiten der Drehzelle angeordnete Polarisatoren machen hierbei die Modulation
des Umgebungslichtes für das Auge sichtbar. Um bei einer auf dem Prinzip der Flüssigkristall-Drehzelle beruhenden
und in Reflexion betriebenen Anzeige einen guten Kontrast zu erreichen, ist es notwendig, hinter der mit Polarisatoren
versehenen Drehzelle einen Reflekü^ ι..' einem
hohen Reflexionsvermögen sowie mit geeigne .. aiTusen
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Streuvermögen vorzusehen.
Derartige aus zwei gegeneinander verpressten Aluminiumfolien bestehende Reflektoren werden aufgrund ihres geringen Preises
und des für viele Anwendungen ausreichenden Reflexions- und Streuvermögens von verschiedenen Produzenten bei der Herstellung
von Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, eingesetzt.
Da bei diesen Reflektoren die für eine ausreichende Lichtstreuung notwendige mattierte Struktur auf den Innenseiten
zweier aufeinanderliegender und durch den zwischen zwei einander gegenüberstehenden Walzen gebildeter Spalt bewegter,
verhältnismässig weicher Folien, etwa Aluminiumfolien mit 6 bis 40 Jum Dicke, erzeugt wird, weist diese mattierte
Struktur furchenförmige, in einer durch die Bewegungsrichtung
der gewalzten Folien vorgegebenen Vorzugsrichtung annähernd einheitlich ausgerichtete Vertiefungen auf. Diese
Struktur bewirkt, dass die Oberfläche der Aluminiumfolie optisch anisotrop ist, und dass das auffallende Licht in
Abhängigkeit vom Azimutwinkel, bedingt durch den grossen Anteil an regulärer Reflexion, mit unterschiedlicher Intensität
reflektiert wird, so dass ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeige (und somit des Reflektors)
verschiedene Helligkeiten der Anzeigefläche wahrnimmt. Unter-Azimutwinkel
ist hierbei der Winkel zwischen der durch
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Schnitt der Einfallsebene des auftreffenden Lichtstrahls
mit der reflektierten Oberfläche gebildeten Geraden und der
Vorzugsrichtung der Struktur der Oberfläche zu verstehen. Für manche Anwendungen, etwa bei Uhren, ist es aber erwünscht,
dass die Anzeigefläche auch bei azimutaler Verdrehung
ihre Helligkeit beibehält, da dadurch weder das ästhetische Empfinden des Betrachters gestört noch die Ablesbarkeit
beeinträchtigt wird.
Aus der DT-OS 2 531 372 ist ein Reflektor für Flüssigkristall-Anzeigen
bekannt, bei dem durch eine blasenförmige Struktur der Reflektoroberfläche eine nahezu ideale und
vom Azimutwinkel nahezu unabhängige Helligkeit der Anzeigefläche bewirkt wird. Bei der Herstellung eines derartigen
Reflektors sind jedoch mehrere Verfahrensschritte notwendig, die die Gestehungskosten des Reflektors erheblich anwachsen
lassen, und seine Verwendung bei Massenprodukten erschweren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reflektor der vorgenannten Art zu schaffen, dessen reflektierte Intensität
vom Azimutwinkel weitgehend unabhängig ist und der darüber hinaus in einem einfachen und für die Massenproduktion
geeigneten Verfahren in überaus preiswerter Weise herzustellen ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge-
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löst, dass auf der reflektierten Oberfläche der Folie
eine zweite durch Vertiefungen bestimmte Struktur vorgesehen ist, bei der die Vertiefungen derart angeordnet sind, dass
die Oberfläche zumindest annähernd optisch isotrop ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Struktur durch Walzen oder Pressen ir. die reflektierende, mit der ersten Struktur versehene Oberfläche
eingeprägt wird.
Der erfindungsgemässe Reflektor zeichnet sich durch einen
grossen Reflexionskoeffizienten aus, dessen Abhängigkeit vom
Azimutwinkel sehr viel geringer als beim eingangs genannten Aluminiumfolienreflektor ist. Er ist zudem einfach und billig
herzustellen und bev;irkt eine grosse Helligkeit und Kontraststärke
der auf der Anzeigefläche elektro-optischer Anzeigen
dargestellten Information.
Besonders vorteilhafte Eigenschaften werden dem Reflektor
dadurch verliehen, dass die Vertiefungen der zweiten Struktur mindestens in zwei verschiedenen Vorzugsrichtungen angeordnet
sind, welche nicht mit der Lage der Vorzugsrichtung der ersten Struktur zusammenfallen, und dass die zweite
Struktur mindestens in einer Vorzugsrichtung periodisch ist. Besteht beispielsweise die zweite Struktur aus periodisch
angeordneten Quadraten oder regelmässigen Sechs-
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ecken, so ist die azimutale Abhängigkeit der refelktierten
Intensität des auffallenden Lichtstrahles weitgehend behoben.
Hierbei ist es von Vorteil den Abstand einander entsprechender benachbarter Vertiefungen längs einer Vorzugsrichtung so
zu wählen, dass er ein Vielfaches des Abstandes benachbarter Vertiefungen längs der Vorzugsrichtung der ersten Struktur
ist, da ein derartiger Reflektor trotz des gröberen Rasters der zweiten Struktur besonders einfach und daher preiswert
herzustellen ist.
Werden darüber hinaus als Periode der zweiten Struktur höchstens einige hundert um bei einer gleichzeitigen Tiefe bis
zu 10 um gewählt, so erhält man bei der Verwendung einer Metallfolie, die durch Walzen zweier auf ihrer rauhen Seite
verpresster Aluminiumfolien hergestellt wurde, bei der von den verbleibenden zwei Oberflächen zumindest eine eine annähernd
periodische Struktur mit einer etwa zwischen 2 und 20 pm liegenden Periode und einer Tiefe der furchenförmigen
Vertiefung bis zu 5 ^am aufweist, noch eine rasterfreie Anzeigefläche.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen
Reflektors vereinfacht wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in allen Figuren auf gleiche Gegenstände.
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Es zeigt:
Fig. la) eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche einer vergrösserten und stark vereinfacht dargestellten
von verschiedenen Produzenten als Reflektor verwendeten Metallfolie,
Fig. Ib) ein Schnitt durch diese Folie längs A -A,
Fig. 2a) eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche eines vergrösserten und stark vereinfacht dargestellten
Reflektors nach der Erfindung mit einer quadratischen zweiten Struktur,
Fig. 2b) ein Schnitt durch diesen Reflektor längs B -B, und
Fig. 2c) eine 80-fache fotographische Vergrösserung eines
Abschnitts der Oberfläche eines erfindungsgemässen
Reflektors mit einer quadratischen zweiten Struk
tur der Periode 150 um.
In Fig. la) ist eine von verschiedenen Produzenten als Reflektor in Flüssigki'istall-Anzeigen verwendete Aluminiumfolie
in stark idealisierter Form dargestellt. Auf der reflektierenden Oberfläche dieser Folie befinden sich längs einer
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Vorzugsrichtung S 1 angeordnete Vertiefungen V,, welche bei
der Polienherstellung durch Verpressen zweier mit ihren rauhen Seiten einander gegenüberstehender Aluminiumfolien mittels
Walzen gebildet werden. Je nach Herstellungsverfahren
und Ausgangsmaterial ist diese reflektierende Folie etwa
zwischen 8 und JJ0 um dick. Die Vertiefungen können eine Tiefe
t bis zu 5 wni aufweisen. In der durch die Bewegung der Folie
bei der Herstellung festgelegten Vorzugsrichtung S
weisen die benachbarten Vertiefungen üblicherweise einen
weisen die benachbarten Vertiefungen üblicherweise einen
Abstand von 2 bis 20 um auf, so dass auf der Oberfläche einer derartigen Folie eine Struktur mit einer zwischen 2 und
20 jjm liegenden Periode p, auftritt.
In Fig. Ib) ist ein Schnitt durch diese Folie längs der
Linie A-A dargestellt.
Linie A-A dargestellt.
Aufgrund der in einer Vorzugsrichtung angeordneten Vertiefungen ist die Oberfläche der reflektierenden Folie optisch
anisotrop, so dass der Reflexionskoeffizient der Oberfläche
vom Azimutwinkel, d.h. vom Winkel zwischen Vorzugsrichtung
und Schnittgeraden der Einfallsebene des auffallenden Licht-Strahls und der Reflektoroberfläche, abhängig ist. Befindet sich ein derartiger Reflektor hinter einer zwischen zwei
Polarisatoren angeordneten nematischen Flüssigkris+all-Drehzelle, so nimmt ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeigevorrichtung wechselnde Helligkeit der Anzeige-
und Schnittgeraden der Einfallsebene des auffallenden Licht-Strahls und der Reflektoroberfläche, abhängig ist. Befindet sich ein derartiger Reflektor hinter einer zwischen zwei
Polarisatoren angeordneten nematischen Flüssigkris+all-Drehzelle, so nimmt ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeigevorrichtung wechselnde Helligkeit der Anzeige-
fläche wahr.
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AU
In ?ig. 2a) ist dieselbe nun aber mit einer zweiten Struktur
versehene Folie dargestellt. Diese zweite Struktur besteht aus nebeneinanderliegenden Quadrate, welche sich sowohl
in der Vorzugsrichtung S„, als auch S„? mit der Periode p„
wiederholen. Diese zweite Struktur wird durch Vertiefungen Vp bestimmt, welche sowohl in Richtung S als auch S„„ jeweils
in einem der Periode p„ entsprechenden Abstand auftreten. Diese Vertiefungen V„ v/eisen Tiefen t„ bis zu 10 um und vorzugsweise
einen um ein Vielfaches grösseren Abstand als die Vertiefungen der ersten Struktur auf. Beträgt die Periode
Pp äer zweiten Struktur höchstens einige hundert um, so erscheint
die Anzeigefläche wegen der geringen Auflösung des Auges ohne Raster, Bei grösseren Perioden, z.B. pp *" 0,5 mm,
ist der Raster auf der Anzeigefläche zu erkennen. Dies kann
bei speziellen Anwendungen, etwa dann, wenn kein gleichmassiger, sondern ein gemusterter Hintergrund erwünscht ist,
von Vorteil sein.
In Fig. 2b) ist ein Schnitt durch den erfindungsgemässen
Reflektor längs der Linie B -B dargestellt.
Durch das Anbringen der Vertiefungen der zweiten Struktur wird die optische Anisotropie der Oberfläche der ursprünglichen
Folie verringert.
In Fig. 2c) ist eine 80-fache, fotographische Vergrösserung
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Vl
eines Abschnittes der Oberfläche eines erfindungsgemässen
Reflektors dargestellt. Dieser Reflektor besteht aus einer etwa 20 «am dicken Aluminiumfolie mit Vertiefungen V1 der
Periode ρ,'"-' 5 yum und der Tiefe t '->-' 1 yum und einer durch
Walzen eingeprägten zweiten Netzstruktur, wobei die Maschen des Netzes Quadrate sind, und der Abstand der durch Vertiefungen
gebildeten Maschen ca. 150 um beträgt und die Vertiefungen
etwa 10 ^JiTi in die Folie eingeprägt sind. Mit einem
derartigen Reflektor wird die azimutale Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten erheblich herabgesetzt, so dass die
azimutalen Helligkeitsschwankungen der Anzeigefläche einer damit ausgerüsteten elektro-optischen Anzeigevorrichtung
um ein Vielfaches kleiner als bei einer lediglich mit einem Reflektor gemäss Fig. 1 versehenen Anzeigevorrichtung sind.
Anstelle von Quadraten kann die zweite Struktur mit Vorteil auch aus anderen Elementen, etwa regelmässigen Rechtecken
bestehen.
Zur Erzielung einer farbigen Anzeige ist es möglich, gefärbte Reflektoren zu verwenden.
Der erfindungsgemässe Reflektor ist für alle elektro-optischen
Anzeigen geeignet, also nicht nur für nematische Flüssigkristall-Drehzellen, sondern etwa auch für Flüssig-
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kristall-Anzeigen, die auf dem Prinzip des Gast-Wirt-Effektes beruhen, oder elektrochromatische Anzeigen.
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Claims (8)
- BBC Baden 68/77274A03APatentansprüche/ 1 .xJL,icht zerstreuender Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflektierende Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der reflektierenden Oberfläche der Folie eine zweite durch Vertiefungen (V ) bestimmte Struktur vorgesehen ist, bei der die Vertiefungen (V ) derart angeordnet sind, dass die Oberfläche zumindest annähernd optisch isotrop ist.
- 2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (V„) der zweiten Struktur mindestens in zwei verschiedenen Vorzugsrichtungen (S„ , S „) angeordnet sind, welche nicht mit der Lage der Vorzugsrichtung (S,-,) der ersten Struktur zusammenfallen, und dass die zweite Struktur mindestens in einer Vorzugsrichtung (S„2) periodisch ist.
- 3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur aus Quadraten oder regelmässigen Sechsecken besteht.909810/0581BBC Baden 68/7727U034
- 4. Reflektor nach einem der Ansprüche 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (po) einander entsprechender benachbarter Vertiefungen (V ) längs einer Vorzugsrichtung (S„p) ein Vielfaches des Abstandes (p-, ) benach- barter Vertiefungen (V ) längs der Vorzugsrichtung (S,,) der ersten Struktur ist.
- 5. Reflektor nach einem der Ansprüche 2-4, gekennzeichnet durch eine zweite Struktur der Periode (p„) von höchstens einigen hundert/um und einer Tiefe (t ) bis zu 10 yum.
- 6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie farbig ist.
- 7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet, dass als Folie eine Aluminiumfolie mit zumindest einer mattierten Oberfläche vorgesehen ist, wobei die mattierte Oberfläche eine annähernd periodische Struktur mit einer zwischen 2 und 20 yum liegenden Periode (p ) und einer Tiefe (t,) bis zu 5 Mm aufweist.
- 8. Verfahren zur Herstellung eines Rerlektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur durch Walzen oder Pressen in die reflektie-009810/0681BBC Baden 68/77rende, mit der ersten Struktur versehene Oberfläche eingeprägt wird.BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.$09810/0581
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