DE7522349U

DE7522349U - Reflektor mit lichtzerstreuender oberflaeche fuer fluessigkristallanzeigen

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Publication number: DE7522349U
Application number: DE7522349U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1975-07-14
Publication date: 1977-07-07
Also published as: NL7607023A; ATA229776A; GB1524628A; DE2531372A1; AT362428B; US4106859A; CH589306A5; JPS524798A; FR2317721A1

Description

G 75 22 3^9.3

Ka/Ca 12.4.77

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Reflektor mit lichtzerstreuender Oberfläche für Flüssigkristallanzeigen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflektor mit einer lichtzerstreuenden Oberfläche für in Reflexion betriebene Flüssigkristallanzeigen

Reflektoren der genannten Art sind beispielsweise aus der DT-OS 2'310*219 bekannt. Sie bestehen aus Glas oder Plastik und sind auf ihrer Frontseite geschliffen oder mit einem Sandstrahl bearbeitet, während ihre andere Oberfläche mit einer gut reflektierenden Metallschicht (etwa : Aluminium, Nickel oder Chrom )

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versehen ist. " ^{;; :}

Aus der Patentanmeldung DT-OS 24 49 602 der Anmelderin vom 18.10.1974 ist ausserdem ein diffus-streuender Reflektor bekannt, bei dem entweder auf die dem Flüssigkristall abtcewandte Oberfläche des Polarisators oder auf einem separaten Träger, der den Abschluss der Flüssigkristallanzeige bildet, Bronzefarbe aufgetragen ist.

Ausser diesen diffus-reflektierenden Reflektoren sind auch ebene Reflektoren für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen bekannt, die die reguläre Reflexion verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Flüssigkristallanzeige der eingangs genannten Art einen Reflektor anzugeben, der einfach und wirtschaftlich herzustellen ist und der eine optimale, an das jeweilige Anzeigeelement angepasste Streucharakteristik aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die lichtzerstreuende Oberfläche aus einer gut reflektierenden Metallschicht besteht, die auf einem mit Vertiefungen versehenen Schichträger aufgebracht ist.

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Gegenüber den bekannten Reflektoren weisen die neuen Reflektoren erhebliche Vorteile auf:

So ist beispielsweise die für die Anzeige wirksame gestreute Lichtintensität bei den neuen Reflektoren erheblich grosser als bei diffus-streuenden Reflektoren mit Cosinus-Charakteristik. Denn bei diesen wird das zu grossen Winkeln hin gestreute Licht von den Polarisatoren stark absorbiert. Demnach geht bei Verwendung von diffus-streuenden Reflektoren ein beträchtlicher Teil des einfallenden Lichtes für die Anzeige verloren. Entsprechend zeichnen sich die mit den neuen Reflektoren aufgebauten Anzeigeanordnungen durch grosse Helligkeit und gute Ablesbarkeit aus. Es entfallen ausserdem die bei regulärer Reflexion ebener Reflektoren auftretenden Hintergrundreflexionen sowie die bei diesen Reflektoren erforderlichen Beschränkungen auf sehr kleine Betrachtungswinkel.

Die Herstellung der neuen Reflektoren erfolgt erfindungsgemäss in der Weise, dass die Vertiefungen durch Aufrauhen und anschliessendes Aetzen der Oberfläche des Schichtträgers erzeugt werden oder, dass sie mit Hilfe eines Stempels oder einer Walze in den Schichtträger eingedrückt werden.

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Weitere Einzelheiten des neuen Reflektors sowie des Verfahrens zu dessen Herstellung werden nachstehend beispielsweise anhand von Figuren erläutert:

Es zeigen :

Fig. la bis If die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung der neuen Reflektoren,

Fig. 2 und 3 zwei Streucharakteristiken der Reflektoren gemäss Fig. If für unter verschiedene Winkeln einfallendes Licht,

Fig. Ü eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Reflektor gemäss Fin. If.

Fig. 5 bis '7 drei weitere Anordnungen zur Herstellung der gewünschten Oberflächen-Vertiefungenο

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In den Figuren la bis If werden die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines neuen, besonders für Flüssigkristallanzeigen geeigneten Reflektors, der mit 1 bezeichnet ist (Fig. If) dargestellt.Hierzu wird eine Oberflächenseite 2 eines Schichtträgers 3 (Fig. la),der im vorliegenden Fall beispielsweise aus einem Glasplättchen mit den Abmessungen 20,0 χ 9,4 χ 0,4 mm besteht, so lange einem Schleifprozess ausgesetzt, bis das Glasplättchen die gewünschte Dicke und seine Oberfläche 2* eine gleichmässige durch das Schleifmittel verursachte - Tiefenstruktur (Fig. Ib) aufweist (eine entsprechende Tiefenstruktur erhält man auch durch Behandlung der Glasoberfläche mit einem Sandstrahl). Als Schleifmittel hat sich besonders Siliziumcarbid-Pulver der Korn-Nr. 400, 800, 1000 odei> 1200 (wie es beispielsweise von der Fa. Struers aus Dänemark geliefert wird) bewährt. Der Schleifprozess selbst erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Läppmaschine (insbesondere bei der Massenfertigung von Reflektoren), wie sie zum Läppen von Silizium-Plättchen in de"r Halbleitertechnik verwendet wird. Um eine weitgehend gleichmässige Tiefenstruktur zu erhalten, benötigt man weniger als 5 Minuten.

Nach dem Schleifprozess (oder Sandstrahlprozess) wird das Glasplättchen mehrmals mit destilliertem Wasser, beispielsweise in einem Ultraschallbad, gereinigt und anschliessend 3 bis 10 Minuten in ein Aetzbad, das vorzugsweise aus einer 1 : 1 Mischung von H₂ ⁰ und HF besteht, getaucht und in der Säure hin und her bewegt.

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Anschliessend wird das derart behandelte Glasplättchen wieder |

mit destilliertem Wasser gespült und dann getrocknet. Ϊ

In Fig. Ic ist schematisch ein Schnitt durch ein derartiges
Glasplättchen dargestellt. Die Vertiefungen 4 wurden hierbei
idealisiert dargestellt.

Auf die geätzte und mit H_0 gereinigte Oberfläche wird '

die gut reflektierende Metallschicht aufgebracht. Um eine |i bessere Haftung dieser Metallschicht auf dem Glasplättchen zu
erreichen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, zunächst auf λ die Glasoberfläche eine etwa 10 bis 50 S dicke Chromschicht 5 ■ (Fig. Id) aufzudampfen und dann auf diese Chromschicht 5 die · reflektierende Metallschicht 6, die vorzugsweise aus Silber
besteht, aufzubringen (Fig. Ie). Zum Schutz der Silberschicht :' 6 gegen Umgebungseinflüsse wird auf diese anschliessend noch
eine etwa 250 ft dicke SiO„-Schicht 7 aufgebracht (Fig. If).

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In Fig. 2 ist die Winkelabhängigkeit der Intensität (normiert auf den Wert 1 im Maximum) des reflektierten und gestreuten Lichtes, gemessen in der Einfallsebene eines unter 45°zur Normalen einfallenden, parallelen Lichtbündels für ein mit SiC der Korn-Nr. 800 geschliffenen Glasplättchen wiedergegeben. Die Kurven a_v b und c entsprechen Reflektoren, die 0,5 und 10 Minuten lang geätzt werden. Je langer geätzt wird desto schmaler werden die Streukeulen·

Fig. 3 zeigt die entsprechenden Messergebnisse der gleichen Reflektoren für einen unter 30° zur Normalen einfallenden Lichtstrahl«

Bei Verwendung des feiner gekörnten Schleifpulvers 1200 ergeben sich Reflektoren, deren Streukeulen ebenfalls bei längerer Aetzzeit schmaler werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Flüssigkristallanzeigevorr richtung, bei der der neue Reflektor 1 verwendet wird. Die eigentliche Flüssigkristallzelle 8 (bei der es sich beispielsweise um eine Twistzelle handelt) befindet sich zwischen zwei Polarisatoren 9, 10. Der Reflektor 1, der sich hinter dem Polarisator 10 auf der von der Flüssigkristallzelle 8 abgewandten Seite befindet, ist entweder direkt mit dem Polarisator 10 verklebt oder wird hinter den Polarisator gelegt. Zum Verkleben kann

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jeder Epoxyzement hoher Qualität (z.B. Lens Bond M 62) verwendet werden.

Die nachstehende Tabelle 1 gibt in Spalte 4. für sieben Flüssigrkristallanzeigevorrichtungen, die sich xediglich durch die verwendeten Reflektoren, deren charakteristische Werte in Spalte 2 und 3 wiedergegeben sind, unterscheiden, die totale reflektierte Strahlungsleistung vor der Anzeigevorrichtung an. Als Bezugsgrösse diente eine mit MgO berauchte Scheibe. Die Messungen erfolgten mit Hilfe eines unter 18,5° zur Normalen des Polarisators 9 einfallenden monochromatischen Lichtbündels (A= 6328 A). Die reguläre Reflexion an der Oberfläche des Polarisators 9 ist bei den in Spalte 4 angegebenen Werten der Tabelle 1 bereits berücksichtigt.

Tabelle	1	Korn-Mr.	Aetzzeit	20"	Totale reflektierte Strahlungslei stung
Display Nr.	(in Siebdruck aufge tragene Schicht von Aluminiumbronze)		30"	19,3 %
1	1200	V		30,8 %
2	1200	4»	30"	32,5 %
3	1200	6·		33,3 %
4	1200	7'		35,2 %
VJl	1200	10·		35,2 %
6	800	15¹		34,6 %
7	-	-	■ ιοο,ο %
MgO

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Wie der Tabelle entnommen werden kann, ist die wirksame Strahlungsleistung, beispielsweise der Displays 5 und 6, um 82,Ίί grosser· als bei dem bekannten Display 1, das einen Reflektor mit einer im Siebdruck aufgetragenen Schicht aus Aluminiumbronze verwendet. '

In Fig. 5 ist ein besonders für die Massenproduktion geeignetes Verfahren zur Herstellung der Vertiefungen der neuen Reflektoren dargestellt. Eine Glasplatte 11, die gemäss den vorstehenden Ausführungen mit einer Reflektorstruktur versehen worden .ist, dient als Prägestempel. Unter Druck und Hitze (etwa 120°) wird die Reflektorstruktur in eine etwa 0,2 mm dicke Hart-PVC-Polie eingeprägt. Nach dem Bedampfen mit einer dünnen Metallschicht erhält man so einen dünnen biegsamen Reflektor, der sich durch Schneiden oder Stanzen sehr gut in Jedes beliebige Format bringen lässt, und der die gleiche Streucharakteristik aufweist, wie die mit der Reflektorstruktur versehene Glasplatte.

Fig. 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Reflektoren, die die gleiche (Positiv-) Struktur aufweisen wie die Glasplatte 11 (Fig. 5 und Fig. 6a). Die Glasplatte wird hierzu durch chemische Hauchversilberung leitend gemacht und anschliessend galvanoplastisch verstärkt (Fig. 6b). Dadurch entsteht eine (etwa 0,3 mm dicke) sogenannte Vatermatritze (Negativ) 13 von hoher mechanischer Festigkeit, die sich von der Glasplatte 11 leicht ablösen lässt.

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Mit dieser Matritze 13 wird anschliessend deren Struktur bei erhöhter Temperatur (etwa 120⁰C) und unter Druck in der Hart-PVC-Folie 12 eingeprägt (Fig. 6c). Die zu prägende Folienbahn wird nach erfolgter Prägung Jeweils eine Prägebreite weitergeschoben und wieder aufgerollt. Die ganze, so geprägte Folienrolle wird dann in einer Hochvakuum-Bedampfungsanlage im Durchlauf z.B. mit Aluminium bedampft. Diese Reflektorfolie kann anschliessend mit einer mit Klebstoff beschichteten Polarisationsfolie laminiert, oder aber durch Stanzen oder Schneiden in Stücke entsprechender Grosse unterteilt werden.

Ausser der Prägung einer separaten Reflektorfolie 12 kann mit den Verfahren nach Fig. 5 und 6 auch die Rückseite des Polarisators (Fig. 4) mit der gewünschten Reflektorstruktur versehen werden. Ferner kann es bei der Massenproduktion von Vorteil sein, statt

eines Prägestempels 11 (Fig. 5) bzw. 13 (Fig. 6c) eine Walze IM (Fig. 7), die die entsprechende Reflektorstruktur aufweist, zu verwenden.

Für Flüssigkristallanzeigen, die sowohl am Tag als auch in der Nacht verwendet werden sollen (Armbanduhren) hat sich besonders die Verwendung von halbtransparenten, diffusen Metallreflektoren als vorteilhaft erwiesen. Bei Nachtbetrieb liefert eine Licht- '» quelle, die sich auf der Rückseite des Reflektors befindet, die notwendige Beleuchtung.

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Solche Reflektoren erhält man, wenn die reflektierenden (Al-, Ag-, Au- oder Cu-) Metallschichten auf den mit der Reflektorstruktur versehenen Folien, bzw. Glasplatten hinreichend dünn aufgedampft werden. Solche Schichten haben dann genau die gewünschten Eigenschaften: Diffuse, polarlsationserhaltende Reflexion im Reflexionsbetrieb und Transmission bei rückwärtiger Beleuchtung. Die Grosse der Transmission und die Verminderung der Reflexion gegenüber einem undurchlässigen Reflektor hängt von der Schichtdicke der aufgedampften Metallschicht ab. Bei einer Ag-Schicht von 200 A beträgt die Transmission z.B. etwa 20%. Um noch eine ausreichende Reflexion zu erhalten, sollte die Transmission der Reflektoren zwischen 20 und 50% und entsprechend die Schichtdicken der reflektierenden Silber- oder Aluminiumschicht zwischen

100 und 400 A liegen. Statt auf Glasplatten können die reflektierenden Metallschichten auch auf die aufgerauhte Rückseite des hinteren Polarisators aufgebracht werden.

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Claims

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Schutzansprüche

1. Reflektor mit lichtzerstreuender Oberfläche für Flüssigkristallanzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtzerstreuende Oberfläche aus einer gut reflektierenden Metallschicht (6) besteht, die auf einem mit Vertiefungen (¹O versehenen Schichtträger (3) aufgebracht ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichträger (3) aus Glas, Kunststoff oder Metall und die reflektierende Metallschicht (6) aus Silber, Aluminium, Gold oder Kupfer besteht.

3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Silberschicht (6) und dem Schichtträger (3) eine Chromschicht (5) befindet und dass auf der Silberschicht (6) eine SiOp-Schutzschicht (7) aufgebracht ist.

¹J. Reflektor nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (5) zwischen 10 und 100 8, die Silberschicht (6) zwischen 400 und 1000 8 und die SiO₂~Schutzschicht (7) zwischen 100 und 1000 8 dick ist.

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5. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Metallschicht (6) so dünn ist, dass der Reflektor eine Transmission von 20 bis 50 % aufweist.

6. Reflektor nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Metallschicht aus einer etwa 100-400 A ■iicken Silber- oder Aluminiumschicht besteht.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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