NL9101417A - Weergeefinrichting-samenstel. - Google Patents

Description

Weergeefinrichtinq-samenstel.

Deze uitvinding heeft betrekking op weergeefinrichting-samenstellen van het type bevattende een vloeibaar kristal-weergeefin-richting van het soort met twee glazen platen die gescheiden zijn door een vloeibaar kristal-materiaal, waarbij elke glazen plaat een betreffende electrodelaag draagt, en een planaire fluorescerende lamp die gevormd wordt door twee glazen platen die gescheiden zijn door een gas-ontladingsvolume.

Conventionele weergeefinrichtingen met een plat beeldscherm van dit soort hebben gewoonlijk een platte vloeibare kristal-weergeefinrichting waarachter achtergrondverlichting geplaatst is, zoals gevormd door verscheidene fluorescerende buisvormige lampen, een reflector en verstrooier. Meer recentelijk, werd voorgesteld om ontladingslampen met een plat scherm te gebruiken voor achtergrondverlichting. Voorbeelden van dergelijke lampen worden beschreven in: WO 90/09676, JP-A-5846568, EP-A-0283014, GB-A-2217905, WO 87/04562, JP-A-57180067, JP-A-59127357, GB-9115185 en GB-9105626. Deze platte scherm lampen hebben ten opzichte van buisvormige lampen het voordeel dat ze een meer egale verlichting verschaffen en robuuster en compacter zijn.

In vele toepassingen is het wenselijk, dat de gehele dikte van de weergeef inrichting, dat is, met achtergrondverlichting, zo klein als mogelijk is zonder de robuustheid van de weergeefinrichting te verminderen. Echter is de hoeveelheid waarmee de dikte van de weergeefinrichting verminderd kan worden, begrensd door de dikte van de twee glazen platen die de achtergrondverlichting vormen en de twee glazen platen die de weergeefinrichting vormen. Elke spleet tussen de voorste plaat van de achtergrondverlichting en de achterste plaat van de weergeefinrichting kunnen tot meervoudige reflecties leiden die de leesbaarheid en het niveau van verlichting kunnen verminderen. Zelfs wanneer het voorste oppervlak van de achtergrondverlichting verbonden wordt met het achterste oppervlak van de weergeefinrichting, worden deze problemen niet volledig vermeden daar het erg moeilijk is om alle luchtbellen tussen de twee oppervlakken volledig te verwijderen. Elk verschil in brekingsindex van de glazen platen of het verbindingsmate-riaal zal tevens reflectie veroorzaken op de grens. De verbinding kan tevens een plaats van zwakte verschaffen. Bovendien, daar de glazen platen die de weergeefinrichting en de achtergrondverlichting vormen sterk genoeg dienen te zijn om gedurende samenstelling beschadiging te voorkomen, is de totale dikte van de twee glazen platen wanneer ze aan elkaar verbonden zijn, groter dan noodzakelijk.

Het is een doel van de huidige uitvinding een weergeefin-richting-samenstel te verschaffen welke gebruikt kan worden om deze nadelen te voorkomen.

Volgens de huidige uitvinding wordt een weergeefinrich-ting-samenstel van de in de aanhef genoemde soort verschaft, welke gekenmerkt is doordat één van de glazen platen van de lamp één van de glazen platen van de vloeibare kristal-weergeefinrichting verschaft zo dat de vloeibare kristal-weergeefinrichting als één geheel gevormd is met de lamp en zo dat activering van de lamp verlichting van de vloeibare kristal-weergeefinrichting veroorzaakt.

Bij voorkeur, is de fluorescerende lamp een koude kathode-lamp en de vloeibare kristal-weergeefinrichting een dichroïsche weergeefinrichting. De lamp kan een reeks van pilaren tussen de twee platen van de lamp hebben die de platen ondersteunen. De glazen platen kunnen van natronglas zijn. Het samenstel kan voorzien zijn van een filterlaag met gebieden met verschillende kleurtransmissie-eigenschap-pen, waarbij de filterlaag gedragen wordt door de andere plaat van de weergeefinrichting en de gebieden van de filterlaag uitgelijnd zijn met individuele electroden van één van de electrodelagen. De andere van de glazen platen van de lamp kan op zijn uitwendig oppervlak een reflector dragen en kan een polarisator tussen de andere plaat en de reflector dragen.

Het samenstel kan voorzien zijn van een tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting met twee glazen platen die gescheiden zijn door een vloeibaar kristal-materiaal, waarbij elke glazen plaat van de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting een betreffende electrode-laag draagt, en de andere van de platen van de lamp één van de glazen platen van de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting verschaft zo dat de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting als één geheel gevormd is met de lamp en zo dat activering van de lamp verlichting van beide vloeibare kristal-weergeefinrichtingen veroorzaakt.

Het samenstel kan voorzien zijn van een sensor reagerend om omkering van het samenstel om een verandering te veroorzaken in de informatie afgegeven door het weergeefinrichting-samenstel.

Weergeefinrichting-samenstellen volgens de huidige uitvinding zullen nu, bij wijze van voorbeeld, beschreven worden onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een doorsnede is van een uitvoeringsvorm van een samenstel; figuur 2 een doorsnede van een alternatieve uitvoeringsvorm van een samenstel; en figuren 3 en 4 aanzichten in perspectief zijn die twee verdere uitvoeringsvormen van een samenstel weergeven.

Verwijzend naar figuur 1, bevat de weergeefinrichting-samenstel een achtergrondverlichting gevormd door een koude kathode fluorescerende lamp 1 met een plat scherm, en een dichroïsche vloeibare kristal-weergeefinrichting (LCD) 2 boven de lamp.

De lamp 1 is van het soort zoals beschreven in WO 90/09676 maar kan elke willekeurige andere fluorescerende lamp met plat scherm zijn. De lamp 1 bevat twee parallelle platte platen 10 en 11 van natronkalkglas, die ieder op naar elkaar toe gelegen oppervlakken voorzien zijn van een matrix-reeks van rijen en kolommen van onder-steuningspilaren in de vorm van afgeknotte piramiden 12 zodat de platte toppen van overeenkomstige piramiden op elke plaat elkaar contacteren en de platen ondersteund worden tegen binnenwaartse deformatie. Andere vormen van ondersteuning tussen de twee platen kunnen gebruikt worden. De twee platen worden rond hun omtrekken aan elkaar verbonden en het volume 5 tussen hen wordt gevuld met een gasontladingsmengsel met lage druk, waarbij een fosforlaag 6 afgezet wordt op de inwendige oppervlakken van de twee platen. Twee electroden 13 en 14 strekken zich uit langs tegenovergelegen zijden binnen de gas-ontladingsvolume 5 in de lamp zodat wanneer de electroden geactiveerd worden, ontlading optreedt die de opwekking van licht van de fosforlaag 6 veroorzaakt. Een polarisator 15 is aangebracht op het buitenoppervlak van de onderste plaat 11; de polarisator kan een vertragingslaag bevatten. Een aluminiumlaag 16 wordt afgezet op het onderste oppervlak van de polarisator 15 om als reflector te dienen.

De reflecterende laag kan ofwel vlak zijn of het geprofileerd zijn om de hoeveelheid licht die uitgezonden wordt door de pilaren 12 te vergroten,

In aanvulling op het vormen van de bovenste, voorwaartse plaat van de lamp 1 verschaft de plaat 10 bovendien de onderste, achterste plaat van de LCD 2 en is, daarom, de tussengelegen plaat van het samenstel. Activering van de lamp 1 veroorzaakt verlichting van de LCD 2.

Een matrixreeks van dunne laag transistoren of diodescha-kelaars 20 is rechtstreeks afgezet op het bovenste oppervlak van de plaat 10 om op hun bovenste oppervlak een laag van individuele elec-troden 21 te verschaffen. Een veelvoud van draden 22 strekken zich uit naar de rijen en kolommen van de schakelaars 20 zodat de individuele electroden 21 op gebruikelijke wijze geadresseerd kunnen worden.

Het bovenste oppervlak van de electroden 21 is bedekt met een onderste uitlijnende laag 23 van een polair organisch materiaal dat als doel heeft een draaiing te geven aan de moleculen van een conventioneel vloeibaar kristal-materiaal 24 dat in de enige ruimte tussen de tussengelegen plaat 10 en een bovenste plaat 25 van de LCD 2 geplaatst is. Een dunne, half doorzichtige laag 26 van indiumtinoxyde die de bovenste, gemeenschappelijke electrode van de LCD 2 verschaft -wordt rechtstreeks op het onderste oppervlak van de bovenste plaat 25 afgezet. Externe electrische verbinding met de electrodelaag 26 wordt via een draad 27 verkregen. Op het onderste oppervlak van de electrodelaag 26 is een filterlaag 28 aangebracht door middel van gaasdruk. De filterlaag 28 is van een doorzichtig polyamide of soortgelijk materiaal en bevat een matrix-reeks van rode, groene en blauwe gebieden die uitgelijnd zijn ten opzichte van en van dezelfde grootte zijn als de individuele electroden 21 van de transistoren in het gebied 20 op de plaat 10. In de praktijk, zal de grootte van de filtergebieden 28 en individuele electroden 21 aanzienlijk kleiner zijn dan weergegeven. Verdere details van de vervaardiging van geschikte filterlagen worden gegeven in het artikel van Kamamori et al, "Multicolor Graphic LCD with Tricolor Layers Formed by Electrodeposition", SID 84 Digest, biz. 215-216. Wanneer een monochrome weergeefinrichting gewenst is, kan de filterlaag 28 weggelaten worden. Op het onderste oppervlak van de filterlaag 28 is een bovenste uitlijnende laag 17 welke identiek is aan de onderste uitlijnende laag 23.

De bovenste plaat 25 is door middel van een glasverbinding 29 rond haar omtrek verbonden aan de tussengelegen plaat 10, nadat het vloeibare kristal-materiaal 24 ingebracht is.

Boven de bovenste plaat 25 bevindt zich een vertragings-laag 30 van een uitgerekt polycarbonaat welke in hoge mate dubbel-brekend is. Deze laag 30 is optioneel en, waar gebruikt, dient voor de vertraging van de fase van straling die door de laag gaat. Elliptisch gepolariseerde straling die op de laag 30 valt zal, nadat het door de laag gegaan is, meer lineair gepolariseerd zijn. Een polarisator 31 is boven de vertragingslaag 30 geplaatst.

De constructie en werking van de LCD 2 is conventioneel met uitzondering van het feit dat de onderste plaat van de LCD verschaft wordt door de bovenste plaat 10 van de lamp 1. LCD's worden conventioneel gemaakt onder gebruikmaking van aluminosilicaatglas of aluminoborosilicaatglas daar deze een erg gering alkali-gehalte hebben. Het wordt aangenomen dat alkali-ionen die aanwezig zijn in goedkoper natronkalkglas instabiliteit induceren in het materiaal dat de dunne laagtransistor vormt en het vloeibaar-kristalmateriaal vervuilt. Echter wordt nu aangenomen dat goedkoper natronkalkglas gebruikt kan worden in LCD'S, zie het artikel van Uchikoga et al, "Soda Lime Glass as a Subtrate for TFT-LCD's", Japan Display 1989, biz. 426-428. Een ander probleem dat vroeger aanleiding gaf tot twijfel met betrekking tot de geschiktheid van natronkalkglas in LCD's is zijn grote inkrimping gedurende processen zoals chemische opdam-ping. Echter kan dit probleem, voorkomen worden door het glas tot 500°C voor te verwarmen voordat het bewerkt wordt.

Het samenstel van de huidige uitvinding heeft verscheidene voordelen boven eerdere samenstellen, waarin de LCD een afzonderlijke component van de achtergrondverlichting is. Doordat slechts drie glazen platen gebruikt worden in plaats van vier, kan het samenstel in de eerste plaats dunner en lichter uitgevoerd worden dan eerdere weergeefinrichtingen. Dit is van bijzonder belang bij weergeefinrichtingen met groot oppervlak, daar elke toename in gewicht van de weergeefinrichting het meer geneigd zal zijn om te deformeren; dit zou een nadelig effect op de werking van de LCD kunnen hebben. Op de tweede plaats, voorkomt de huidige constructie de behoefte van twee glas/lucht-scheidingsvlakken tussen de achtergrondverlichting en de LCD. Dit vermindert stralingsverliezen aan het scheidingsvlak en voorkomt meervoudige reflecties tussen de oppervlakken. Op de derde plaats, geeft de integrale natuur van de LCD en de achtergrondverlichting een veel robuustere constructie dan eerdere samenstellen waarin de LCD afzonderlijk is van de achtergrondverlichting. Hierdoor is het samenstel van de huidige uitvinding minder vatbaar voor beschadiging door trilling en mechanisch schokken. Zelfs waar de LCD en de achtergrondverlichting van eerdere samenstellen met elkaar verbonden zijn, resulteert dit nog steeds in dat de totale dikte van de twee verbonden glasplaten groter is dan noodzakelijk bij de huidige uitvinding. Een verbindingsgrens verschaft bovendien een plaats voor mechanische zwakte en voor stralingsverliezen. Het verbindingsproces van het samenstel draagt bovendien bij aan het aantal van bewerkingsstappen en gevolgelijk tot de prijs van het samenstel.

Het feit dat de LCD een deel vormt van de achtergrondverlichting betekent dat er een goed thermisch overdracht tussen de achtergrondverlichting en de LCD zal zijn. Dit kan een voordeel zijn wanneer het samenstel gebruikt wordt in koude omgevingen daar het de noodzaak om afzonderlijke weergeefinrichting-verwarmers te gebruiken voorkomt. De warmte die opgewekt wordt door de achtergrondverlichting kan voldoende zijn om de tussengelegen wand op ongeveer 45°C te houden. Tevens wordt temperatuurfluctuatie verminderd welke anders de weergeefinrichting nadelig beïnvloeden kan.

Koude kathodefluorescerende lampen, van de bovenbeschreven typen, hebben een lange levensduur vergeleken met verwarmde electrode-lampen. De levensduur van de lamp kan daarom, gelijk zijn aan die van de LCD, in de orde van 15 k tot 20 k uren.

Het bovenbeschreven weergeefinrichting-samenstel is van het dichroïsche type hoewel het duidelijk zal zijn dat verscheidene andere vloeibare kristal-weergeefinrichtingen gebruikt kunnen worden, zoals gedraaid nematisch, supertwist-weergeefinrichtingen, ferro-electrische inrichtingen of polymeer gedispergeerde TN-weergeefinrichtingen. Deze alternatieven brengen de noodzaak met zich mee om een additionele polarisator te gebruiken voor het polariseren van straling van de achtergrondverlichting. Deze additionele polarisator, zou bijvoorbeeld geplaatst kunnen worden tussen de achtergrondverlichting 1 en de LCD 2, zoals, tussen de gemeenschappelijke electrode 20 en de filterlaag 23. Alternatief, zou de polarisator geplaatst kunnen worden op het onderste oppervlak van de achtergrondverlichting, tussen de onderste plaat 11 en de reflector 15. Op deze manier, zal de polarisator licht polariseren welke gereflecteerd wordt door de reflector 15 zodat licht dat uit de tussengelegen plaat 10 treedt een significant deel heeft dat gepolariseerd is. Daar licht echter in twee richtingen door de polarisator dient te gaan, vermindert dit het totale stralingsniveau en het deel dat gepolariseerd is.

Een weergeefinrichting-samenstel van de huidige uitvinding zou in vele toepassingen gebruikt kunnen worden, zoals in voertuigin-strumentatie, in platte televisieschermen met groot oppervlak, of in reclame-toepassingen.

Een alternatief weergeefinrichting-samenstel is getoond in figuur 2 welke een enkele achtergrondverlichting 1' heeft die identiek is aan die van figuur 1 behalve dat het geen reflecterende laag op haar onderste plaat 11* heeft. In plaats daarvan, vormt de onderste plaat 11' een plaat van een tweede LCD 2'' welke identiek is aan de bovenste LCD 2'. Op deze manier, wordt licht van één achtergrondverlichting 1' gebruikt om zowel de bovenste als de onderste weergeefinrichting te verlichten. Een tweezijdig weergeefinrichting-samenstel van dit type zou in verscheidene toepassingen gebruikt kunnen worden. Het zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in een reclame-weergeefin-richting 130, zoals getoond in figuur 3, waar het verticaal gemonteerd is en rond een verticale as gedraaid wordt door een motor 131. De weergeefinrichtingen op tegenover elkaar gelegen zijden van het samenstel zouden zodanig geregeld kunnen zijn om dezelfde, of verschillende berichten weer te geven.

Alternatief, zou het weergeefinrichting-samenstel opgenomen kunnen worden in een draagbare weergeefinrichting-terminal 40, zoals voor een computer. Verschillende informatie zou weergegeven kunnen worden op tegenover elkaar gelegen zijden 41 en 42 van het samenstel. De terminal 40 kan, bijvoorbeeld, een sensor bevatten, zoals een hellingsschakelaar 43 die reageert op omkering van de terminal welke een verandering in de weergegeven informatie veroorzaakt. Op deze manier, zou de terminal gerangschikt kunnen worden om een boek na te bootsen met een andere bladzijde van informatie op elke zijde welke iedere keer wijzigt wanneer de terminal omgedraaid wordt. Tevens zou de sensor kunnen reageren op draaiing van de terminal in verschillende richtingen, dat is, rechts naar links of links naar rechts, zodat de terminal veroorzaakt dat ofwel latere of eerdere bladzijden van informatie weergegeven dienen te worden.

Het weergeefinrichting-samenstel kan voorzien zijn van andere conventionele kenmerken zoals een aanrakings-gevoelig membraan boven op de polarisator 31 voor de invoer of selectie van gegevens.

Claims (10)

1. Een weergeefinrichting-samenstel bevattende een vloeibaar kristal-weergeefinrichting van het soort met twee glazen platen die gescheiden zijn door een vloeibaar kristal-materiaal, waarbij elke glazen plaat een betreffende electrodelaag draagt, en een planaire fluorescerende lamp die gevormd wordt door twee glazen platen die gescheiden zijn door een gas-ontladingsvolume, met het kenmerk, dat één van de glazen platen (10) van de lamp (1) één van de glazen platen van de vloeibare kristal-weergeefinrichting (2) verschaft zodat de vloeibare kristal-weergeefinrichting als één geheel gevormd is met de lamp en zo dat activering van de lamp (1) verlichting van de vloeibare kristal-weergeefinrichting (2) veroorzaakt.

2. Een weergeefinrichting-samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fluorescerende lamp (1) een koude kathodelamp is.

3. Een weergeef inrichting-samenstel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de vloeibare kristal-weergeefinrichting (2) een dichroïsche weergeefinrichting is.

4. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de lamp (1) tussen de platen (10 en 11) van de lamp een reeks pilaren (12) heeft die de platen ondersteunen.

5. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de glazen platen (10 en 11) van natronglas zijn.

6. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het samenstel voorzien is van een filterlaag (28) met gebieden met verschillende kleurtransmis-sie-eigenschappen, dat de filterlaag (28) gedragen wordt door de andere plaat (25) van de weergeef inrichting (2), en dat de gebieden van de filterlaag (28) uitgelijnd zijn met individuele electroden van één van de electrodelagen (21 en 26).

7. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de andere van de glazen platen (11) van de lamp (1) op zijn uitwendige oppervlak een reflector (16) draagt.

8. Een weergeef inrichting-samenstel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de andere van de glazen platen (11) tussen de andere plaat (11) en de reflector (16) een polarisator (15) draagt.

9. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat het samenstel voorzien is van een tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting (2'') met twee glazen platen (11' en 25') die gescheiden zijn door een vloeibaar kristal-materiaal (24’’), dat elke glazen plaat van de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting een betreffende electrodelaag draagt, en dat de andere van de platen (11') van de lamp één van de glazen platen van de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting (2'') verschaft zodat de tweede vloeibare kristal-weergeefinrichting als één geheel gevormd is met de lamp en zo dat activering van de lamp verlichting van beide vloeibare kristal-weergeefinrichtingen veroorzaakt.

10. Een weergeefinrichting-samenstel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het samenstel voorzien is van een sensor (43) reagerend op omkering van het samenstel om een verandering te veroorzaken in de informatie afgegeven door het weergeef inrichting-samenstel .