NO129172B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremvisningsanordning av væskekrystalltypen, omfattende to parallelle, gjennomsiktige plater og et væskekrystallsjikt som er innesluttet mellom platene ved hjelp av en langs platekantene anordnét tetning, hvor de mot væskekrystallsjiktet vendende platesider er forsynt med respektive elektrodekonfigurasjoner i form av et antall elementer som er elektrisk forbundet med ytre tilledninger, for selektiv påtrykning av elektrisk spenning slik at tilsvarende deler av væskekrystallen aktiveres for fremvisning av eksempelvis grafiske symboler i stasjonær og/eller transient form.

Fremvisningsanordninger basert på anvendelse av væske-krystaller som aktivt element er i og for seg tidligere kjent. Noen vesentlig anvendelse og kommersiell utnyttelse av væskekrystallmaterialet i sådanne anordninger har imidlertid ikke skjedd. Dette skyldes vesentlige konstruksjonsproblemer idet væskekrystallmaterialet er forholdsvis reaksjonsaktivt og derfor vanskelig å behandle og montere. Det har videre vært meget vanskelig å oppnå tilstrekkelig lang levetid på materialer for bruk i slike fremvisningsanordninger.

Væskekrystallmaterialet kan utnyttes på en lang rekke områder innenfor den elektro-optiske bransje. Ved praktisk utnyttelse av dette materiales elektrooptiske egenskaper vil væskekrystallen vanligvis være lufttett innelukket i et tynt sjikt mellom f.eks. to glassplater, hvor de overflater av glassplatene som vender mot væskekrystallsjiktet, er belagt med en reflekterende metallfilm henholdsvis en gjennomsiktig metalloksydfilm. Disse filmer har en ledningsevne pr. flateenhet som er mange ganger hoyere enn for væskekrystalls j iktet . Væskekrystallsjiktet befinner seg normalt i en transparent eller klar tilstand. Dersom sjiktet via metall- og metalloksydfilmene påtrykkes en tilstrekkelig hoy elektrisk spenning (ca. 30 V), aktiveres sjiktet og forandres fra klar tilstand til en melkehvit lysbrytende og reflekterende tilstand som kan iakttas gjennom oksydfilmen og vedkommende glassplate.

Aktiveringen skjer delvis ved ionisering og delvis ved kapasitiv kopling. Styrken på lysbrytningene eller refleksen står i proporsjonalt forhold til det innfallende lys.

Et meget viktig problem ved utviklingen av denne prinsipielle konstruksjon har vært å finne frem til en passende tetning for sammenføyning av de nevnte glassplater rundt platenes sidekan-ter, slik at platene inntar en konstant avstand på ca. 13 y. fra hverandre, og slik at det d.annes et hermetisk tett rom for væskekrystallmaterialet. Samtidig må tetningskonstruksjonen være av en slik beskaffenhet at reaksjoner mellom væskekrystallmaterialet og tetningsmaterialet unngås, at tetningsmaterialet festes til glassplatene på en slik måte at væskekrystallen ikke forstyrres hverken kjemisk eller mekanisk, at tetningen gir væskekrystallen anledning til å utvid.es ved eventuelle varmevariasjoner eller mekaniske vari-asjoner og samtidig hindrer lekkasje av luft inn til væskekrystallen ved. disse utvidelser, og at tetningsmaterialet medvirker til å bibeholde en så jevn tykkelse på væskekrystallsjiktet som mulig uten fare for elektrisk kortslutning mellom de elektrodedannende metall- og metalloksydfilmer. Det har vært provd en rekke materialer for dette tetningsformål, og av disse kan nevnes glassfritte-tetninger, og forskjellige typer av plasttetninger. Alle disse kjente tetninger har imidlertid vært beheftet med alvorlige ulemper på grunn av ovennevnte problemer, og også på grunn av et annet meget viktig problem, nemlig dannelsen av bobler i væskekrystallsjiktet, som enten kan forekomme i lopet av monteringen eller oppstå etter monteringen. Sådanne bobler er meget uonsket, idet de i væskekrystalls jiktet utgjor en bar flekk som ikke aktiveres ved spennings-påtrykning. En boble vil således opptre som en mork flekk med skarpe kanter (kontrast) tilsvarende boblens omfang.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremvisningsanordning-av den foran angitte type, hvor det er tilveiebrakt et fleksibelt tetningsarrangement og hvor tetningen er meget sterkt bundet til de gjennomsiktige plater.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremvisningsanordning hvor konstruksjonen er slik at det oppnås lettvint montasje og lang levetid for væskekrystallmaterialet.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av en væskekrystall-fremvisningsanordning ved hvilken de ovenfor nevnte ulemper unngås.

Fremvisningsanordningeh ifolge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at tetningen omfatter indre og ytre deler som er forenet over et fleksibelt overgangsparti og som er lufttett festet til respektive platers randområder, idet den respektive plates utstrekning i hovedsaken svarer til tetningens tilstotende indre henholdsvis ytre del, og at det for de ytre tilledninger er anordnet et antall hull som er tettet ved hjelp av elektrisk ledende skiver som er anbrakt mellom platene over respektive hull og fortrinnsvis har samme tykkelse som den nevnte indre tetningsdel.

Ifolge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en fremgangsmåte ved fremstilling av den angitte fremvisningsanordning, hvor platene er glassplater med respektive pådampede elektrodekonfigurasjoner og platene er forsynt med fyllehull for anbringelse av væskekrystallmaterialet mellom platene. Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at tetningens ene tetningsdel og tetningsskivene festes til vedkommende glassplate ved anvendelse av en kombinasjon av varme, ultralyd og mekanisk trykk under inn-virkning av en elektrisk spenning, at tetningens andre tetningsdel deretter festes til vedkommende glassplate ved hjelp av samme festemetode, og at mellomrommet mellom platene deretter fylles med væskekrystallmateriale gjennom dé nevnte fyllehull, hvoretter glassplatene trykkes mot hverandre for oppnåelse av en krystall-sjikttykkelse lik tykkelsen av den indre tetningsdel, og fyllehullene deretter tettes.

Den foretrukne utforelse av fremvisningsanordningen ifolge oppfinnelsen har en lang rekke anvendelsesmuligheter. Av disse kan nevnes datamaskiner, kontormaskiner, måleinstrumenter, varsel- og indikasjonsskilter, utviskbare fjernstyrte skilter,

radio og fjernsyn, kommunikasjon, teletjeneste, skip og naviga-sjon, undervisning, numerisk kontroll', osv.

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere ved hjelp av et utforelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 og 2 viser en prinsipiell væskekrystallmontasje, fig. 3

viser en perspektivisk skisse av et numerisk avlesningspanel ifolge oppfinnelsen, fig. h viser et delvis gjennomskåret sideriss av panelet på fig. 3j fig- 5 viser et bilde sett forfra av platemon-tasjen i panelet på fig. 3 ~ hvor elektrodefilmenes konturer er antydet, og fig. 6 viser et forstorret bilde av det sifferdannende monster av.katodens metalloksydsegmenter^ fig. 7 viser en perspektivtegning av anordningen hvor tallet <nl>+,28" avspeiler seg via væskekrystallmaterialet, fig. 8a-c, 9&_b og 10a-c viser forskjellige projeksjoner av de enkelte deler som inngår i sifferpanelet, fig. lla-c viser katodeglasset med påsatt tetning sett bakfra og fra kort- og langsidene, fig. Ild viser en forstorret detalj av fig. 11c og fig. lle-f viser den sammensatte panelkonstruksjon for og etter sammentrykning av glassplatene.

På fig. 1 og 2 er vist den prinsipielle oppbygning av

en væskekrystallmontasje av den type som benyttes i forbindelse med oppfinnelsen. Fig. 2 er et snitt etter linjen II - II på fig. 1

og viser en glassplate 1 med en påsittende, reflekterende metallfilm 2, en glassplate k med en påsittende, gjennomsiktig metalloksydfilm 5 og et væskekrystallsjikt 3 aom er innesluttet mellom glassplatene ved hjelp av en pakning eller tetning 6 som er festet til glassplatene langs disses kanter. I det folgende betegnes glass-' platen 1 med metallfilmen 2 som ."anodeglasset", og glassplaten 5

med metalloksydfilmen betegnes som "katodeglasset". Metallfilmen betraktes således som anode og metalloksydfilmen som katode. Når

elektrodene påtrykkes passende spenning som foran omtalt, aktivers væskekrystallen jevnt dersom sjiktets tykkelse er konstant. Den aktiverte flate utgjores i dette tilfelle av det skraverte om-råde på fig. 1.

På fig. 3 - 5 er vist en utforelse av fremvisningsanordningen ifolge oppfinnelsen. Denne består som vist på fig.

3, av et sifferpanel 10 med tre sifre og med et komma plassert til venstre .for hvert siffer. Fig. <1>+ viser et sideriss av plate-montasjen i panelet 10 på fig. 3? hvor panelets plastdeksel 1>+

og dets bunnplate er gjennomskåret. Som vist består panelet for-bvrig av et katodeglass 11, et væskekrystallsjikt 12, og et anode-glass 13, en pakning eller tetning 15 og et antall kontaktpinner 17, som er montert i bunnplaten 16 for innplugging i en passende sokkelanordning. Fig. 5 viser et bilde sett forfra av panelets platemontas je, og viser katodeglasset 11, a-nodeglasset 13 og tetningen 15. På figuren er elektrodefilmenes konturer antydet, idet anodeomrisset A er vist med heltrukne linjer, og katodeseg-mentenes sifferdannende monstre er vist strektegnet. Videre er antydet tjueseks hull som via antydede ledere er forbundet med. katodesegmentene og med. anoden slik som nærmere beskrevet senere. Fig. 6 viser det sifferdannende monster av katodens metalloksydsegmenter, og som vist består hvert siffer i panelet av syv segmenter som til sammen danner en åttetalliknende kon-figurasjon. Segmentene er innbyrdes isolert og forbundet med separate ledere. Fig. 7 viser en perspektivtegning av et sammensatt glasspanel hvor tallet <Mi>+,28" avspeiles via panelets væskekrystall. Tallet "8" viser at alle de syv segmenter i åttetalls-konfigurasjonen er aktivert. Tallet "2" fremkommer ved at segmentene 1, 3 5 <*>+» 5? 7 er aktivert, og tallet " h" ved at segmentene 2, 3? ^5 6 er aktivert. Hvert segment i panelet og hvert av de tre kommaer kan aktiveres individuelt.

Med det beskrevne panel er man i stand, til å fremvise hvilket som helst tall mellom 0,001 og 999- Med den angitte geo-metriske oppbygning av panelet og med dets særtrekk og spesielle egenskaper som skal beskrives nærmere nedenfor, vil man være i stand til å fremstille, komponere og sammensette mer kompliserte tall, og flere eller færre sifre eller andre former for visuell gjengivelse av grafisk karakter. Det kan således oppnås billed-lige fremvisninger i stasjonær form eller i transient form ved hjelp av rasterliknende elektroder. Med. disse elektroder festet til nevnte elektrode- eller katodeglass og med væskekrystallsjiktet liggende nær elektrodene under påvirkning av elektriske signaler fra passende drivenheter, såsom elektroniske pulsgeneratorer eller koding-dekoding-systemer, kan den nevnte visuelle numeriske telling eller billed-fremvisninger frembringes via panelenes transparente katodeglass.

På fig. 8 - 10 er vist forskjellige projeksjoner av

de enkelte deler som inngår i fremvisningspanelet ifolge oppfinnelsen. På fig. 8a -8c er anodeglasset 13 vist henholdsvis sett forfra, fra siden og bakfra. Den reflekterende anode utgjores her av en klar glassplate 20 på hvis ene overflate d.et er pådampet en kontinuerlig reflekterende metallfilm 21 som , slik som vist på fig. 8a,danner tre trekanter 22 til venstre for respektive skjev-vinklede rektangler 23. Disse seks flater står i innbyrdes elektrisk kontakt og er forbundet med en leder 2h. På glassplatens 20 motstående side i forhold til metallfilmen 21 er pådampet en metallreflektor-25. Denne metallreflektor er anordnet for ytterligere forbedring av kontrasten ved fremvisning av sifre på panelet. Glassplaten er vid.ere forsynt med to diagonalt anordnede hull 26. Disse hull benyttes for ifylling av væskekrystallmaterialet slik som senere beskrevet.

Den benyttede tetning 15 er på fig. 9& vist i planriss

og på fig. 9b vist i snitt etter linjen 9b-9b på fig. 9a. Tetningen har ifolge oppfinnelsen en slik tverrsnittsform og er festet på en slik måte til hver av glassplatene at det oppnås en belgliknende sammenføyning. Det materiale som benyttes i tetningen, er blitt noye gjennomprbvet og uteksperimentert på grunn av væskekrystallens reaksjonsaktivitet. Det har vist seg at aluminium av en finthets-grad bedre enn 99>99% er meget godt egnet for bruk som tetnings-materiale. Tetningen 15 er således laget av aluminiumsfolie med

en tykkelse på 13 M> idet det da også oppnås en innbyrdes avstand på 13 y mellom glassplatene, og dette er den gunstigste tykkelse på væskekrystallsjiktet. Aluminiumstetningen på fig. 9a er form-stanset langs alle fire sider slik at den har det på fig. 9b viste tverrsnitt. Tetningen har således en langsgående forhoyning 27 slik at tetningens indre parti ligger noe forskjbvet i forhold til det ytre parti. Når tetningen da festes til anode- og katodeglasset, blir glassplatenes innbyrdes avstand på grunn av forhøyningen 27 storre enn tetningens tykkelse, og tetningen får etter befestigelse på platene og sammentrykking av montasjen en belgliknende virkning.

På fig. 10a- 10c er katodeglasset 11 vist henholdsvis sett forfra, fra siden og bakfra. Som vist er det på glassplatens 28 bakside pådampet katoder 29 i form av et antall innbyrd.es iso-lerte metalloksyd.-filmsegmenter og kommaer. Disse segmenter danner de tre nevnte syvsegmentsifre. Segmentene og kommaene er forbundet med. tilhbrende ledere 30 som også består av pådampet metalloksyd,. Som nevnt i forbindelse med. fig. 5> er glassplaten 28 forsynt med 26 gjennomgående hull 31 og disse hull danner ved hjelp av et spe-sielt arrangement elektrisk gjennomfbring gjennom glassplaten og forbindelse mellom ytre tilledninger og lederne 30 samt anodeglassets leder 2h. I dette kontaktarrangement inngår et antall alu-miniumskiver 32 som også benyttes for tetning av hullene 31? slik som beskrevet i forbindelse med. fig. 11.

Hvert av de skjevvinklede rektangler 23 på anodeglasset 13 svarer nbyaktig til omrisset av hvert åttetall på fig. 10,

og hvert komma på glassene 11 og 13 korresponderer på tilsvarende måte. Da de elektriske ledere 30 og- ledernes respektive segmenter og kommaer på katodeglasset består av samme materiale, ville også lederne 30 bli synlige i lbpet av væskekrystallmaterialets akti-vering dersom den reflekterende anode had.d.e dekket hele anodeglasset slik som på fig. 1. Slike linjer er imidlertid meget ubnsket og ville forstyrre helhetsinntrykket av de reflekterende tall og kommaer. Der er derfor nbdvendig at bare de utvalgte segmenter og kommaer gjengis under aktiveringen. Dette oppnås ved det viste arrangement, idet bare de flater aktiveres hvor metall-oksydsegmentene og kommaene på katodeglasset 11 nbye korresponderer med. anodeglassets 13 reflekterende anode slik som vist på fig. 5.

I det folgende skal fremgangsmåten ved. tilvirkning av fremvisningsanordningen ifolge oppfinnelsen beskrives under henvisning til fig. Ila - f. På fig. Ila - c er anordningens katodeglass 28 med påmontert tetning 15 vist sett bakfra og fra kort- og. langsiden. Det er her tatt utgangspunkt i en glassplate som er forsynt med katodemonster, ledere 30 °g gjennomfbringshull 31-

Det vil være klart at disse hull er nbdvendige for tilveiebringelse av kontakt til ytre mateledninger, idet den benyttede tetning 15

er av led.end.e materiale, slik at lederne 30 ikke kan fores direkte ut gjennom tetningsmaterialet.

Som det forste trinn ved. sammenstillingen festes alu-miniumtetningen 15 med den ene overflate til katodeglassets 28 randparti ved hjelp av en kombinasjon av moderat varme, mekanisk trykk og ultralyd-trykk under innflytelse av elektrisk spenning. Denne festemetode gir en tetningsforbindelse som er mekanisk sterk og fullstendig hermetisk tett. Deretter benyttes samme festemetode for å feste aluminiumskivene 32 til glasset idet skivene er anbrakt over hullene 31? slik som antydet på fig. lic. Når katodeglassets hull således er tettet, f estes tetningen ved. hjelp av nevnte festemetode med. sin andre overflate til anodeglasset 20, slik som vist på fig. Ile. Som vist har anodeglasset noe storre lengde og bredde enn katodeglasset, i overensstemmelse med tetningens tilstbtende overflatepartier. Montasjen er nå klar for ifylling av væskekrystallmaterialet, og dette skjer gjennom anodeglassets fyllehull 26. Etter ifyllingen av væskekrystallen trykkes glassplatene 20 og 28 sammen til en innbyrdes avstand som er bestemt av tykkelsen på tetningen 15 og skivene 32. Tetningen og skivene har samme tykkelse, lik 13 (i, og etter sammentrykkingen har således væskekrystallen den bnskede tykkelse på ca. 13 \ i.

Etter sammentrykkingen av glassplatene tettes fyllehullene 26, og den ferdige montasje er vist på fig. llf. Fyllehullene 26 tettes ved bruk av meget rent indiummateriale 35 som festes til glasset ved hjelp av ultralyd i kombinasjon med moderat varme. ' (Metallreflektoren

25 er altså fjernet fra festeområdet rundt hullene 26).

Det komplette kontaktarrangement for hullene 31 er

vist på fig. Ild som viser et forstorret utsnitt av fig. lic. Hullene 31 er metallisert, dvs. hullenes innvendige overflate er dekket av ledende metall, f.eks. sblvmaling. Den ene ende av en tynn leder 33 1 f.eks. av kopper, er festet til ytterenden av hvert hull (bort-sett fra det ovre, venstre hull på fig. Ila som ikke benyttes).

Lederne er festet til hullene ved hjelp av ultralydloddet indium

31*-. Fra lederne 30 oppnås altså kontakt til de ytre ledere 33

via skivene 30 °g metallsj iktet i hullene 3L Led.erne 33 er på

ikke nærmere vist måte forbundet med de tilhorende kontaktpinner 17 på fig. lf.

Når glassplatene 20 og 28 er fort sammen til den ende-lige monteringsstilling (fig. llf) , oppnås ogs.å kontakt mellom anodelederen 2h (fig. 8a) og den aluminiumskive som er festet til katodeglasset 28 like overfor denne leder. For å sikre stabil kontakt til lederen 2h, er det i vedkommende hull 31 anbrakt en fjær (ikke vist) som presser vedkommende skive 32 mot lederen ved eventuelle utvid.elser av væskekrystallen.

Ved det beskrevne arrangement hvor tetningen 15 benyttes, oppnås en rekke fordeler. Væskekrystallmaterialet kan innfores i panelet gjennom fyllehullene 26 uten fare for bobledan-nelse, idet eventuelle bobler vil forsvinne ved sammentrykkingen ay glassplatene.. Deri onskede tykkelse på væskekrystalls jiktet

■ oppnås'automatisk når katodeglasset trykkes mot anodeglasset,

idet tetningen 15. °g skivene 32 har den onskede tykkelse (13J-0.

Den forholdsvis tynne tetning virker som. en fleksibel belg, slik

at væskekrystallmaterialet kan "arbeide" uten fare for sprekkdannelse ..eller luftlékkasje. Faren for kortslutning mellotn elektrode-lagene elimineres da glassplatene 20 og 28 holdes sammen av væskekrystallens kapillarvirkning. Det.tynne aluminiummateriale på de respektive glassplater folger glassets utvid-elser og sammentrekninger ved eventuelle varmevariasjoner, uten-fare for sprekkdannelse eller lekkasje* Endelig forhindrer formen på tetningen at det etter sammentrykkingen av anode- og katodeglassene skjer noen sideveis forskyvning av katodemonstéret i forhold, til anoden, selv under sterke mekaniske sjokk.

Claims (6)

1. Fremvisningsanordning av 'væskekrystalltypen, omfattende to parallelle, gjennomsiktige plater og et væskekrystallsjikt som er innesluttet mellom platene ved hjelp av en langs platekantene anordnet tetning, hvor de mot væskekrystallsjiktet vendende platesider er forsynt med respektive elektrodekonfigurasjoner i form av et antall elementer som er elektrisk forbundet med ytre tilledninger, for selektiv påtrykning av elektrisk spenning slik at tilsvarende deler av væskekrystallen aktiveres for fremvisning av eksempelvis grafiske symboler i stasjonær og/eller transient form, karakterisert ved at tetningen omfatter indre og ytre deler som er forenet over et fleksibelt overgangsparti og som er lufttett festet til respektive platers randområder, idet den respektive plates utstrekning i hovedsaken svarer til tetningens tilstotende indre henholdsvis ytre del, og at det for de ytre tilledninger er anordnet et antall hull som er ; tettet ved hjelp av elektrisk ledende skiver som er anbrakt mellom platene over respektive hull og fortrinnsvis har samme tykkelse som den. nevnte indre tetningsdel..'

2. Anordning ifolge krav.l, karakterisert ved at tetningen består av aluminiumsfolie med'en renhetsgrad bedre enn 99,99

3..Anordning ifolge krav, 1, karakterisert ved. at veggene av de nevnte hull er metallisert. h.

Fremgangsmåte ved-fremstilling.av anordningen ifolge de foregående krav, hvor platene er glassplater med respektive pådampede elektrodekonfigurasjoner og platene er.forsynt med. fylle hull for anbringelse av væskekrystallmaterialet mellom platene, karakterisert ved. at tetningens éne tetningsdel og tetningsskivene festes til vedkommende glassplate ved anvendelse av en kombinasjon av varme, ultralyd og mekanisk trykk under inn-virkning av en elektrisk spenning, at tetningens andre tetningsdel deretter festes til vedkommende glassplate ved. hjelp av samme festemetode, og at mellomrommet mellom platene deretter fylles med væskekrystallmateriale gjennom de nevnte fyllehull, hvoretter glassplatene trykkes mot hverandre for oppnåelse av en krystallsjikt-tykkelse lik tykkelsen av den indre tetningsdel, og fyllehullene deretter tettes.

5. Fremgangsmåte ifolge krav M-, karakterisert ved at fyllehullene tettes ved bruk av indiummateriale som festes til glasset ved hjelp av ultralyd, i kombinasjon med varme.

6. Fremgangsmåte ifolge krav h, karakterisert ved at de ytre tilledninger festes til de metalliserte hull ved. hjelp av indium som anbringes ved. ultralydlodding.