DE3340670A1

DE3340670A1 - Elektronisch schaltbarer spiegel

Info

Publication number: DE3340670A1
Application number: DE19833340670
Authority: DE
Inventors: Manfred 7900 Ulm Schiekel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-11-10
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1985-05-23

Description

Beschreibung
Elektronisch schaltbarer Spiegel Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronisch schaltbaren Spiegel mit einer Guest-Host-Flüssigkristallzelle.
Abblendspiegel für Kraftfahrzeuge, die durch mechanische Kippsysteme elektronisch betätigt werden, sind bekannt. Als elektronisch betä tigte Abblendspiegel wurden Flüssigkristallzellen des TN-Typs vorgeschlagen, die mit einem rückwärtigen Spiegel kombiniert sind. Durch Wahl eines entsprechenden Sperrvermögens (Polarisationsgrades) der Polarisatoren sowie ggf. durch Wahl der Steuerspannung kann das Verhältnis von Offen-zur Sperr-Reflexion (z. B. 7:1) eingestellt werden.
Nachteilig bei zwischen Polarisatoren betriebenen TN-Flüssigkristallzellen im Zusammenhang mit abblendbaren Spiegeln ist, daß die maximale Offen- Reflexion bei nur ca. 30 % liegt und Doppelkonturen besonders im abgedunkelten Zustand äußerst störend in Erscheinung treten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektronisch schaltbare Spiegel mit einer verbesserten Offen-Reflexion undloder mit einer verringerten Doppelkonturenwiedergabe anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Zelle eine betrachterseitige Glasplatte aufweist, die betrachterseitig optisch annähernd an Luft und zellseitig annähernd an das Gemisch von Flüssigkristall und dichroitischem Farbstoff angepaßt ist und daß auf deren rückseitiger Glasplatte zellenseitig ein metal lischer , dielektrisch geschützter Spiegel aufgebracht ist.
Der beschriebene Schaltspiegel geht aus von einer flüssigkristallinen Gast-Wirt-Zelle (Gues-host cell), die nach Appl. Phys. Lett. 13, 91, 1968 (llolmeier) mit nur einem Polarisator nach Jornal of Appl. Phys., 45, all718, 1974 (White/Taylor) ohne Polarisator und als Double Guest-Host-Zelle nach SID 1980 Sympos. Digest, S. 192 (Uchida) ebenfalls ohne Polarisator verifizierbar ist. Erfindungsgemäß wird bei einer dieser bekannten Guest-Host-Zellen die betrachterseitig rückwärtige Elektrode als -dielektrisch geschützter- Spiegel ausgebildet (vgl.
FIG. 1) und weiterhin eine optische Anpassung der zellinneren Elektrodenoberfläche der betrachterseitigen Glasscheiben an das Flüssigkristall-Farbstoffgemisch und der luftseitigen Glasfläche an Luft vorgenomnen.
Durch diese beschriebene Ausbildung erhält der Schaltspiegel eine maximale Offen-Reflexion von ca. 50 % bei Verwendung einer Zelle nach Journal of Appl. Phys. (White/Taylor) und ca.
70 % bei Verwendung einer Double-Guest-Host-Zelle (DGH) nach SID 1980 Sympos. (Uchida et al)0 Im folgenden wird die Erfindung für den Fall der Verwendung bei einer White/Taylor-Zelle erläutert, Bei der DGH-Anordnung gilt sinngemäß das gleiche. Zusätzliche Maßnahmen zur optischen Anpassung der dünnen mittleren Glasplatte an das Flüsssigkri stallgemisch sind meist nicht erforderlich oder können in gleicher Weise erfolgen wie bei der lThite/Taylor-Zelle (WT)o Man wird durch die erfindulgsgemäßellAusbildullg dieser Flüssigkristallzellen frei von den störenden Doppelkonturen.
In der erfindungsgemäßen Anordnung auf Basis der White/Taylor-Zelle nach FIG. 1 bedeuten: 11 = Entspiegelungsschicht, 21 = Frontglas, 31 = ITO-Elektrode, 41 42 = SiOx-Orientierungsschichten, 5 = Flüssigkristallschicht (Mischung von nematischem Flüssigkristall, dichroitischem Farbstoffgemisch (z. B. "Schwarz" = Rot + Blau + Gelb), cholesterinischem Flüssigkristall (bei White/Taylor) bzw.
Säure "T" (Merck) bei DGH mit homöotroper Orientierung.
6 = Spiegelsohicht (Al-Elektrode), 22 = Rückglas. Im einzelnen ist zum Aufbau der Zelle anzumerken. Das Frontglas 21 (meist Kalknatron-Glas), Dicke z. B. 1 mm) trägt luftseitig eine konventionelle Entspiegelungsschicht 11 mit z. B. 9 Schichten, n1, dl, n2, d2, nld1 ..., zellseitig die ITO (Indium-Zinnoxid)elektrode 31 (d 0,13 pm) und SiOx.-Schicht 41 (d0,29 pm).
x Gelegentlich kann als Alkali-Diffusionssperre zwischen 21 und 31 noch eine zusätzliche Si02-Schicht (d ~ 0,1 pm) aufgebracht sein.
Die exakte Dicke der Schichten 21 ... 41 wird nun so gewählt, daß ein refelxionsarmer (im Grenzfall, d. h. für eine Wellenlänge, z. b. Grün #~550 nm reflexionsfreier) optischer Übergang vom Glas durch die ITO-Schicht 31 in das Flüssigkristall-Farbstoffgemisch 5 hinein erfolgt. Diese Dimensionierung erfolgt in bekannter Weise, siehe Meyer "Physik dünner Schichten" bei Kenntnis der Brechzahlen (z.B.
nglas~ 1,5, nITO - 2,0,eS; e ,5 fürx ~ 2, nLc ~ 1,72) x2, iy£1,72) und führt z. b.
für DITo = 125 nm und DSio 196 nm zu einer Reflexion von nur noch 0,2 % für # ~ 480 nm. Die Decke der optisch aktiven Schicht 5 der White/Taylor-Zelle (nematischer Flüssigkristall mit Cholesterinzzusatz + dichroitischer Farbstoff) beträgt z. B. 15 ... 2 µm und wird in bekannter Weise auf den Prozentsatz der Zumischung cholesterinischen Flüssigkristalls und den Arbeitstemperaturbereich abgestimmt.
Der Aufbau des rückwärtigen Zellenteils erfolgt auf der ggf. poliertell Glasplatte 22 die flüssigkristallseitig die dünne, aber voll reflektierende Al-Schicht 6 trägt (meist durch Aufdampfen hergestellt), die mit einer dünnen SiO2-Schicht gegen möglichen chemischen Allgriff aus dem Flüssigkristall 5 geschützt wird.
Die geiiannten Leilellbaugruppen "rückwärtiges Zellenteil" und "frontseitiges Zellenteil' werden über geeignete Distanzstücke, wie z. B.
Teflonrähmchen, Glaslotwülste etc. möglichst plan auf einen Abstand von z. B. 15 pm eingestellt und miteinander dicht verklebt oder mit Glaslot verlötet. In die so gebildete Flüssigkristallzelle wird anschließend in geeigneter Weise heißes Flüssigkristallmaterial in die vorgeheizte Flüssigkristallzelle z. B. über seitliche Schlitze eingefüllt. Dabei empfiehlt es sich, mit der Temperatur unterhalb des Flüssigkristall-Klärpunktes zu bleiben, um eine sofortige gute Orientierung des Flüssigkritalls an den inneren Zellenflächen 41, 42 zu gewährleisten.
Falls erforderlich, sind diese Oberflächen vor der Verlötung bzw.
Verklebung der beiden Zellengruppen gesondert zu behandeln. So wird zur Erzielung einer homogenen Textur des Flüssigkristalls die SiO>-bzw. SiO -Oberfläche z. B. mit einer Teppichwalze gerieben oder die x Oberfläche wird durch Schrägaufdampfung feinstruktvlriert hergestellt, wie z. B. in Appl. Phys. Letters 21, 1973, Seite 173 beschrieben.
Zur Erzielung einer homöotropen Textur arbeitet man dagegen meist ohne spezielle Vorbehandlung von 41, 42 aber mit einem kleinen Zusatz zur Senkrechtorientierung zum Flüssigkristallmaterial, wie z. B.
"Säure T" der Firma Merck.
Eine erfindungsgemäß hergestellte Flüssigkristallzelle wird mit ci.llern entsprechenden Halterahmen und einem Anschlußkabel für die Stromzuführung zu den Elektroden versehen und kann dann als Irnen-Abblendspiegel in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann nunmehr auch ein Außellspiegel abblendbar gemacht werden. Dazu wird der Al-Spiegel 6 als mäanderförmiger Stromleiter für einen Heizstromkreis ausgebildet, siehe FIG. 2, wobei 81, 82 die versilberten Anschlüsse des Heizleiters sind. Die Isolationsspalte 83 des Heizleiterzuges 8 s nd so schmal zu wählen, daß sie unter der Auflösungsgrenze des Auges (bei ca. 40 mm Abstand) bleiben, also etwa 50 pm. Zweckmäßigerweise wird ein kleines Feld 9 innerhalb von 6 abgedeckt und nicht verspiegelt. Auf diesem Feld 9 wird z. B. ein PTC-Widerstand 91 mit den Anschlüssen 92, 93 zur Temperaturmessung angebracht. Durch entsprechende Regelung der Stromzufuhr von 8 über 91 kann dann erreicht werden, daß der Spiegel nur etwa im Bereich 233 C TUmg in283 //K// geheizt wird. Der im Flüssigkristallmaterial selbst zu überbrückende Umgebungstemperaturbereich T ist dann hinreichend klein und auch umg bei White/Taylor-Zellen mit aggreabler Schaltzeit und ohne Kontrastverlust zu überstreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann auch die Elektrode 31 strukturiert werden, z. B. mittels bekannter Ätztechniken. Die FIG. 3 zeigt die Elektrodenführung für die Anschlüsse zu einer kreisbogenförmigen Quasianalog-Anzeige. Der schaltbare Spiegel wird in dieser Ausbildungsform also zum reflektiven Anzeigeinstrument.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann eine solche Flüssigkristall-Anzeigeeiiüieit auch für Nachfahrt tauglich gemacht werden.
Dazu wird die Spiegelfläche 6 nicht als metallischer, sondern als dielektrischer, d. h. halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet. Eine vorteilhafte Ausführung eines solchen dielektrischen Spiegels besteht z. B. aus einer ungeraden Zahl von dünnen, alteniierenden Isolatorschichten unterschiedlicher Brechzahl, wie z. B. SiO2, TiO2, SiO2, ...insgesamt z. B. 11 Schichten 601 ... 611. Durch die Wahl der Brechungsindizes n, n2 und der Schichtdicken d11 d2 sowie durch die Anzahl der Brechzahlsprüne kann der Transmissionsgrad #T #T imBereich von ca. 20 ... 80 6 stufenweise vorgegeben werden. Der Reflexionsgrad des #R des dielektrischen Spiegels ist dann das Supplement 1 T ET. Die Anordnung kann jetzt über einen geeigneten Lichtkasten von der Rückseite her diffus beleuchtet werden und ergibt beste Auslesbedingungen bei Nacht, im Dämmerungs- (Übergangs-)-Bereich und bei Tag.

Claims

Patentansprüche 1. Elektronisch schaltbarer Spiegel mit einer Guest-Host-Flüssigkristallzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle eine betrachterseitige Glasplatte aufweist, die betrachterseitig optisch annähernd an Luft und zellseitig annähernd an das Gemisch von Flüssigkristall und dichroitischem Farbstoff angepaßt ist und daß auf deren rückseitiger Glasplatte zellenseitig ein metallischer, dielektrisch geschützter Spiegel aufgebracht ist.
2. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zelleninneren dielektrischen Schichten der Flüssigkristallorientierung dienen und entsprechend fein texturiert sind.
3. Spiegel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelschicht als mäanderförmiger Stromleiter ausgebildet ist.
4. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die (durchsichtige) Elektrode auf der betrachterseitigen Glasplatte strukturiert ist und z. b. das Muster einer Instrumentenanzeige trägt.
5. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken1lzeichllet, daß der Spiegel auf der rückseitigen Glasplatte selbst als dielektrischer (halbdurchlässiger) Spiegel ausgebildet ist.
6. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekelmzeichnet, daß in der Spiegelfläche eine geeignete Teilfläche einen PTCTWiderstand zur temperaturulabhängigen Stromregelung eines Stellgliedes trägt.
7. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenneichnet, daß mindestens je eine der alternierenden dielektrischen Spiegelschichten elektrisch leitfähig ist.
8. Spiegel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß rückseitig ein Beleuchtungskasten zur diffusen Beleuchtung angebracht ist.