DE2912467A1 - Sandwich type liq. crystal display - has orientating layer limited to switchable ranges of liq. crystal layer, with rest of support plate coated with opaque and insulating layer - Google Patents

Sandwich type liq. crystal display - has orientating layer limited to switchable ranges of liq. crystal layer, with rest of support plate coated with opaque and insulating layer

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Abstract

The liquid crystal layer is sandwiched between two carrier plates, at least one of which is coated with a liquid crystal orientating layer of photosensitive material. The orientating layer surface has a pattern of parallel grooves, produced by exposure to interference coherent light. The distance between adjacent grooves is approx. in the order of the exposure light wavelength. Parallel to the grooves are provided strips of electrically conductive or dichroic material, with spacing corresp. to the groove pattern. The orientating layer (12) is limited to the switchable regions of the liquid crystal layer (7). The carrier plate (3) of the orientating layer carries an opaque, electrically insulating layer (13) in the remaining regions of the liquid crystal layer. This insulating layer appears as a dark area under light exposure. The display may be combined with a fluorescent body (2) with refractive index exceeding 1, and with light output windows (16) associated with the switchable regions of the liquid crystals layer.

Description

FlüssigkristallanzeiLiquid crystal display

Zusatz zum Patent ..... .(Patentanmeldung P 28 20 219.9 n VPA 78 P 1065 BRD).Addition to the patent ... (patent application P 28 20 219.9 n VPA 78 P 1065 FRG).

Gegenstand des Hauptpatents ist ein lüssigkristalldisplay gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anzeige zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß die Orientierungsschicht nicht nur die angrenzenden Flüssigkristallmoleküle ausrichtet, sondern zugleich auch hindurchtretendes Licht linear polarisiert und somit einen gesonderten Polarisator entbehrlich macht.The main patent is a liquid crystal display according to the The preamble of claim 1. Such a display is primarily characterized by this from that the orientation layer not only the adjacent liquid crystal molecules aligns, but at the same time also linearly polarizes light passing through and thus making a separate polarizer dispensable.

Um ein Display dieses Typs besonders einfach herstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Flüssigkristallanzeige des Hauptpatents in der in Anspruch 1 charakterisierten Weise weiterzubilden.In order to be able to produce a display of this type particularly easily, the invention proposes the liquid crystal display of the main patent in the manner characterized in claim 1.

Die vorgeschlagene Ausführung hat folgende Vorteile: Die Orientierungsschicht bedeckt nur relativ kleine Flächen, auf denen sich das erfindungsgemäß vorgesehene Interferenzmuster ohne weiteres erzeugen läßt.The proposed design has the following advantages: The orientation layer covers only relatively small ones Areas on which the invention can generate intended interference patterns easily.

Das vorgeschriebene Streifenmuster kann einfach durch eine Schrägbedampfungstechnik aufgebracht werden, ohne daß optisch störende Abschattungseffekte an den Segmentgrenzen zu befürchten sind oder entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen wären (vergl. hierzu die Patentanmeldung P 28 23 630). Die Blendenschicht gibt dem Anzeigefeld außerhalb der ansteuerbaren Segmente ein einheitliches Aussehen und gestattet die Verwendung auch solcher Anzeigeelemente, die an sich vom Betrachter wahrgenommen werden können und deshalb bisher nicht zum Zuge kamen (Beispiel: Netalldrahtstückchen). Zudem kann die Blendenschicht so ausgebildet werden, daß sie die Zuleitungen überdeckt; in diesem Fall braucht man sich nicht mehr um eine Uberkreuzungsfreie Leiterführung zu bemühen. Dartiberhinaus kann man FlUssigkristallmaterial einsparen, da die Flüssigkristallschicht lediglich die schaltbaren Bereiche des Displays ausfüllen muß.The prescribed stripe pattern can easily be achieved by means of an oblique vapor deposition technique can be applied without optically disruptive shading effects at the segment boundaries are to be feared or appropriate countermeasures have to be taken (cf. the patent application P 28 23 630). The aperture layer gives the display panel outside of the controllable segments a uniform appearance and allows the Use of display elements that are perceived by the viewer and have therefore not yet been used (example: pieces of net wire). In addition, the diaphragm layer can be designed so that it covers the supply lines; in this case you no longer need to run a ladder without crossing to strive. In addition, one can save liquid crystal material, since the liquid crystal layer only has to fill in the switchable areas of the display.

Besonders günstig ist es, die Fltissigkristallanzeige mit einem Fluoreszenzkörper zu kombinieren, wie dies bereits im Hauptpatent vorgesehen ist. Denn dann kann man für die Blendenschicht ein Material nehmen, das das Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel passieren läßt; diese Maßnahme trägt dazu bei, daß der Fluoreszenzkörper einen hohen Helligkeitsverstärkungsfaktor erhält. Auch der Betrachtungswinkelbereich läßt sich besonders groß machen, da man in der Wahl der Distanziertechniken praktisch nicht beschränkt ist und dementsprechend zu extrem dünnen Rückplatten uebergehen kann (zum Einfluß der Rückplattendicke auf die Austrittswinkel des Fluoreszenzlichtes vergl. die Patentanmeldung P 27 06 355).It is particularly advantageous to use the liquid crystal display with a fluorescent body to be combined, as already provided for in the main patent. Because then you can take a material for the diaphragm layer that provides the excitation light for the fluorescent Lets particles pass; this measure contributes to the fact that the fluorescent body receives a high brightness gain factor. Also the viewing angle range can be made particularly large, as one is practical in the choice of distancing techniques is not limited and accordingly go over to extremely thin back plates can (on the influence of the backplate thickness on the exit angle of the fluorescent light See the patent application P 27 06 355).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen charakterisiert.Further advantageous refinements of the invention are given in the claims characterized.

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden.The proposed solution will now be based on a preferred exemplary embodiment will be explained in more detail with reference to the accompanying figure.

Die Figur zeigt in einem etwas schematisierten Seitenachnitt eine 7-Segrent-FlUssigkrittallanzeige, bestehend aus der eigentlichen Flüssigkristallzelle 1 und einer in Betrachtungsrichtung dahinter befindlichen Fluoreszenzplatte 2.The figure shows a somewhat schematized side section 7-Segrent liquid crystal display, consisting of the actual liquid crystal cell 1 and a fluorescent plate 2 located behind it in the viewing direction.

Die Zelle enthält im Einzelnen eine vordere Trägerplatte 3 und eine hintere Trägerplatte 4. Beide Platten sind über einen Rahmen 6 dicht miteinander verbunden.The cell contains in detail a front support plate 3 and a rear carrier plate 4. Both plates are tightly connected to one another via a frame 6 tied together.

Die vom Rahmen und den beiden Substraten gebildete Kammer ist mit einer Flüssigkristallschicht 7 ausgefüllt. Die Platten 3 und 4 tragen auf ihren Innenseiten Jeweils leitende Beläge (Elektrodensegmente 8, durchgehende Rückelektrode 9) und werden durch Distanzierelemente 10, die sich im Kammerinneren außerhalb der Elektrodensegmente befinden, in einem bestimmten Abstand zueinander gehalten. Die hintere Trägerplatte ist mit einer Orientierungsschicht 11 bedeckt. Die vordere Trägerplatte trägt eine zugleich orientierende und polarisierende Schicht über ihren Elektrodensegmenten (Orientierungsschicht 12) 2 ) und ist auf ihren verbleibenden Rückseitenbereichen mit einer elektrisch isolierenden, absorbierenden Schicht ("Absorptionsschicht")13 überzogen. Die Absorptionsschicht ist dunkel, sie läßt lediglich das Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel der Fluoreszenzplatte 2 hindurch. Die Flüssigkristallzglle arbeitet im vorliegenden Fall als eine "Drehzellew mit gekreuzten Polarisatoren (DE-AS 21 58563; Die Fluoreszenzplatte 2 trägt auf ihren vier Seitenflächen Jeweils eine Reflexionsschicht 14 und hat hinter Jedem der Elektrodensegmente 8 ein Lichtaustrittsfenster in Form einer in die Plattenruckseite eingebrachten Einkerbung 16. Die Platte fängt einen Großteil des auf sie treffenden Umgebungslichtes ein, leitet diese Strahlung durch Fluoreszenzstreuung und nachfolgende (Total-)Reflexionen in ihrem Inneren fort und koppelt sie mit erhöhter Intensität an ihren Lichtaustrittsfenstern nach vorn aus. Eine detaillierte Beschreibung der Fluoreszenzplatte findet sich in der DE-OS 25 54 226.The chamber formed by the frame and the two substrates is with a liquid crystal layer 7 filled. The plates 3 and 4 wear on their Inside each conductive layer (electrode segments 8, continuous back electrode 9) and are by spacer elements 10, which are located inside the chamber outside of the Electrode segments are held at a certain distance from one another. the The rear carrier plate is covered with an orientation layer 11. The front one The carrier plate carries an orienting and polarizing layer over its at the same time Electrode segments (orientation layer 12) 2) and is on their remaining Rear side areas with an electrically insulating, absorbent layer (“absorption layer”) 13 overdrawn. The absorption layer is dark, it only lets in the excitation light for the fluorescent particles of the fluorescent plate 2 through. The liquid crystal glass works in the present case as a "rotating cell" with crossed polarizers (DE-AS 21 58563; The fluorescent plate 2 carries on its four side surfaces In each case one reflective layer 14 and has behind each of the electrode segments 8 a light exit window in the form of a notch made in the back of the panel 16. The plate captures a large part of the ambient light hitting it, guides this radiation through fluorescence scattering and subsequent (total) reflections in their interior and couples them with increased intensity to their light emission windows forward. A detailed description of the fluorescent plate can be found in DE-OS 25 54 226.

Die Anzeigevorrichtung wird so angesteuert, daß Jeweils die zum Bildhintergrund gehörenden Elektrodensegmente aktiviert werden. Mit dieser Komplementäransteuerung", die weniger Leistung als eine herkömmliche Adressierung verbraucht, entsteht eine in der Fluoreszenzfarbe leuchtende Ziffer auf dunklem Grund.The display device is controlled in such a way that in each case the image background belonging electrode segments are activated. With this complementary control ", which consumes less power than conventional addressing, results in a Luminous number in the fluorescent color on a dark background.

Bei der Beschichtung der Trägerplatten kann man folgendermaßen vorgehen: Die Vorderplatte wird zunächst mit einer Leitschicht überzogen, aus der dann die Elektrodensegmente einschließlich ihrer Zuleitungen herausgeätzt werden.When coating the carrier plates, you can proceed as follows: The front panel is first covered with a conductive layer from which the Electrode segments including their leads are etched out.

Dann überzieht man die Vorderpiatte mit einem absorbierenden, elektrisch isolierenden Fotolack, aus dem dann die Segmentbereiehe wieder freigelegt werden.Then you cover the front plate with an absorbent, electric insulating photoresist, from which the segment regions are then exposed again.

In diese Bereiche gibt man einen ebenfalls lichtempfindlichen Lack, auf dem anschließend mit interferierenden kohärenten Röntgenstrahlquellen eine Oberflächenstruktur aus zueinander parallelen Rillen herausgearbeitet wird. Danach dampft man ein Metall schräg auf, und zwar unter einer Richtung, die senkrecht zu den Rillen verläuft. Der Winkel zwischen der Schrägbedampfungsrichtung und dem Substrat soll relativ spitz sein; er wird im Normalfall im Bereich einiger weniger Grad liegen, etwa einen Wert von etwa 60 haben. Bei einem derart kleinen Schrägbedampfungswinkel braucht man die Blendenschicht nicht eigens zu maskieren: Bei den erforderlichen Dicken füf die Metallstreifen auf der gerillten Oberfläche bleibt die Metallschicht auf der Blendenschicht so dünn, daß sich dort noch keine nennenswerte Leitfähigkeit einstellt.A light-sensitive varnish is applied to these areas, on the then with interfering coherent X-ray sources a surface structure is carved out of mutually parallel grooves. Then you steam a metal obliquely, under a direction that is perpendicular to the grooves. The angle between the oblique vapor deposition direction and the substrate should be relative pointed be; it will normally be in the range of a few degrees, about one value of about 60 have. With such a small inclined vapor deposition angle, one needs not to specially mask the diaphragm layer: With the required thicknesses, füf the metal strip on the grooved surface remains the metal layer on the Aperture layer so thin that there is still no significant conductivity there.

Die Druckplatte erhält zunächst ihre Elektrode und dann ebenfalls eine - durchgehende - Orientierungsschicht, in die man ebenfalls durch ein Interferenzmuster eine Rillenstruktur einbringen könnte.The printing plate first receives its electrode and then likewise a - continuous - orientation layer, into which one can also enter through an interference pattern could introduce a groove structure.

Die Absorptionsschicht ließe sich auch auf andere Weise realisieren. So könnte man beispielsweise ein Cr203 SiO,-Gemisch aufdampfen oder aufsputtern und dabei während des Niederschlagens den relativen Anteil der beiden Komponenten variieren (vergl. hierzug die DE-AS 11 74 223). Daneben kommen vor allem auch Tauch-und Sprühverfahren infrage.The absorption layer could also be realized in other ways. For example, a Cr203 SiO3 mixture could be vapor-deposited or sputtered on and the relative proportion of the two components during precipitation vary (cf. DE-AS 11 74 223). In addition, there are also diving and diving Spray method in question.

1 Figur 7 Patentansprüche1 Figure 7 claims

Claims (7)

PatentansrUche . Flüssigkristallanzeige nit den folgenden Merkmalen a zwischen zwei Trägerplatten befindet sich eine bereichsweise zwischen zwei optisch verschiedenen Zuständen schaltbare Flüssigkristallschicht, b) zumindest die eine Trägerplatte ist mit einer die Flüssigkristallschicht orientierenden, aus einem lichtempfindlichen Material bestehenden Schicht (Orientierungsschicht) versehen, c) die Oberfläche der Orientierungsschicht hat ein durch Belichtung mit interferierenden kohärenten Lichtquellen erzeugtes Muster aus zueinander parallelen Rillen, d) der Abstand zwischen benachbarten Rillen ("Strukturkonstante") liegt etwa in der Größenordnung der Wellenlänge des Beleuchtungslichtes, e) die Orientierungsschicht weist ein weiteres Muster aus parallel zu den Rillen verlaufenden Streifen auf, die £) aus einem elektrisch leitenden oder dichroitischen Material bestehen und mit einem der Strukturkonstante entsprechenden Abstand voneinander distanziert sind, nach Patent (Patentanmeldung 28 20 219.9), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß g) die Orientierungsschicht (12) auf die schaltbaren Bereiche (RSchaltbereiche") der FlUssigkristallschicht (7) beschränkt ist und h) die mit der Orientierungsschicht (12) versehene Trägerplatte (3) in dem verbleibenden Bereich (ARestbereich") der Flüssigkristallschicht5e eh ichtundurchlässige, elektrisch isolierende ß endenschichtw 13) trägt.Patent claims . Liquid crystal display having the following features a between two carrier plates is a region between two optically liquid crystal layer switchable to different states, b) at least one The carrier plate is made of one with a liquid crystal layer orienting light-sensitive material provided with an existing layer (orientation layer), c) the surface of the orientation layer has a surface interfering with by exposure coherent light sources generated pattern of mutually parallel grooves, d) the The distance between adjacent grooves ("structural constant") is roughly on the order of magnitude the wavelength of the illuminating light, e) the orientation layer has another Pattern of strips running parallel to the grooves, the £) from an electrical conductive or dichroic material and with one of the structure constant corresponding distance from each other, according to patent (patent application 28 20 219.9), that g) the orientation layer (12) on the switchable areas (RSwitching areas ") of the liquid crystal layer (7) is limited and h) the carrier plate provided with the orientation layer (12) (3) in the remaining area (A remaining area ") of the liquid crystal layer 5e eh ichtproof, electrically insulating ßendenschichtw 13) wears. 2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Blendenschicht (13) bei Beleuchtung aus der Betrachtungsrichtung dunkel erscheint.2. Liquid crystal display according to claim 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the diaphragm layer (13) when illuminated from the viewing direction appears dark. 3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Kombination mit einem Körper ( "Fluoreszenzkörper" 2), der aus einem Material mit einem Brechungsindex größer 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und mit Lichtaustrittsfenstern (16) versehen ist, die den Schaltbereichen der Flüssigkristallanzeige (1) zugeordnet sind, die Blendenschicht (12) das Anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel passieren läßt.3. Liquid crystal display according to claim 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that when combined with a body ("fluorescent body" 2), which consists of a material with a refractive index greater than 1, fluorescent Contains particles and is provided with light exit windows (16), which the switching areas the liquid crystal display (1) are assigned, the diaphragm layer (12) the excitation light for the fluorescent particles to pass. 4. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Blendenschicht (12) aus einem Cr203 SiO-Gemisch besteht, wobei die relativen Anteile von Cr203 und SiOx längs der Normalen zur Plattenebene variieren.4. Liquid crystal display according to one of claims 2 to 4, d a d u r c h e k e n n n n e i c h n e t that the diaphragm layer (12) is made of a Cr203 SiO mixture consists, with the relative proportions of Cr203 and SiOx along the normal vary in relation to the plane of the plate. 5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich zwischen den beiden Trägerplatten ( 4)außerhalb der Schaltbereiche Abstandshalter (10) befinden.5. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that is between the two carrier plates (4) spacers (10) are located outside the switching areas. 6. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Blendenschicht (13) aufgedampft, aufgesputtert, aufgesprüht oder in einer Tauchtechnik aufgebracht wird.6. A method for manufacturing a liquid crystal display according to a of claims 1 to 5, d u r c h g e n n n z e i c h n e t that the diaphragm layer (13) vapor-deposited, sputtered, sprayed on or applied in a dipping technique will. 7. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zunächst die als Substrat für die Orientiorungaschicht (12) vorgesehene Trägerplatte (3) mit einer gegebenenfalls segmentierten Elektrode (8) sowie den zugehörigen Zuleitungen versehen und dann mit einer absorbierenden, elektrisch isolierenden Fotolackschicht überzogen wird, daß anschließend aus der Fotolackschicht durch Belichtung dieJenigen Bereiche freigelegt werden, in denen sich bei fertiggestellter Flüssigkristallanzeige die Elektroden (8, 9) beider Trägerplatten (3, 4) gegenüberliegen, daß danach in den freigelegten Bereichen die Orientierungsschicht (12) erzeugt wird und daß schließlich auf die so beschichtete Trägerplatte (3) eine metallische Schicht schräg aufgedampft wird.7. A method for manufacturing a liquid crystal display according to a of claims 1 to 5, d u r c h g e n n n z e i c h n e t that initially as Substrate for the carrier plate provided for the orientation layer (12) (3) with an optionally segmented electrode (8) and the associated supply lines provided and then with an absorbent, electrically insulating photoresist layer is coated that then the ones from the photoresist layer by exposure Areas are exposed in which, when the liquid crystal display has been completed the electrodes (8, 9) of both carrier plates (3, 4) are opposite, that afterwards in the orientation layer (12) is produced in the exposed areas and that finally a metallic layer is vapor-deposited obliquely onto the carrier plate (3) coated in this way will.
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