DE7522348U - Elektro-optische anzeigevorrichtung - Google Patents
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Description
P/DP
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Elektro-optische Anzeigevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektro-optische Anzeigeverrichtung,
bestehend aus einer zwischen zwei Polarisatoren angeordneten Flüssigkristall-Zelle (FK-Zelle), einer auf
der von der FK-Zelle abgewandten Seite des einen Polarisators angeordneten - Lichtquelle und einer elektronischen
Steuervorrichtung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger
Anzeigevorrichtungen.
Anzeigevorrichtungen der genannten Art sind bekannt. Am Tag werden sie als Reflexionszellen betrieben, wobei als
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Lichtquelle das Umgebungslicht verwendet wird. Bei Dunkelheit ningegen arbeiten diese Vorrichtungen als Transmissionszellen.
Zur Beleuchtung wird in diesem Fall die hinter dem zweiten Polarisator angeordnete Lichtquelle
verwendet.
Bei einigen bekannten Vorrichtungen befindet sich zur lokal selektiven Beleuchtung, der zur Anzeige zu bringenden
Zeichen, zwischen diesen Zeichen und der Lichtquelle eine Blende. Um den Ablesefehler, der durch die Distanz
zwischen der örtlichen Beleuchtungseinrichtung und der Flüssigkristallschicht entsteht (Parallaxe) möglichst
gering zu halten, müssen die Blendendurchmesser entsprechend klein gewählt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anzeigevorrichtung anzugeben, die ein Ablesen der Zeichen mit
geringer Parallaxe ermöglicht. Ausserdem sollen aus Gründen
einer physiologisch günstigen Ablesung der zur Anzeige gebrachten Zeichen, am Tag dunkle Zeichen auf hellem Untergrund
und bei Dunkelheit helle Zeichen auf dunklem Untergrund erscheinen, wobei die benötigte Energie zur internen
Beleuchtung auf ein Minimum reduziert werden soll.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch
gelöst, dass zur lokal selektiven Beleuchtung der zur Anzeige
zu bringenden Zeichenbereiche eine Blende auf der der
Flüssigkristallschicht zugewandten Seite einer der beiden,
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die Flüssigkristallschicht begrenzenden Platten angeordnet ist, und dass die Form der Oeffnung dieser Blende übereinstimmt
mit der Form des jeweiligen Zeichenbereiches.
Um einen guten Kontrast zwischen dem zur Anzeige zu bringenden Zeichen und dessen Umgebung zu gewährleisten, müssen die
tür die interne Beleuchtung undurchsichtigen Blendenbereiche, bei in Reflexion betriebenem Zustand der Anzeigevorrichtung,
etwa die gleiche Helligkeit aufweisen, wie der übrige Anzeigenhintergrund.
Das Verfahren zur Herstellung der Anzeigevorrichtung ist erfindungsgetnäss dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Aufbringen des Elektrodenmusters die lichtundurchlässigen Blendenbereiche mit einer elektrisch isolierenden Maskenschicht
versehen werden.
Gegenüber dem Aufbringen der die Blende definierender
Maskenschicht vor der Herstellung des Elektrodenmusters auf den die Flüssigkristallschicht begrenzenden Platten,
hat dieses den Vorteil, dass die Leitschichtherstellung a^f
einheitlicher Unterlage geschehen kann, und die Aetzung der Elektrodenstruktur ohne Rücksicht auf die Eigenschaften oder
Blendenschicht vorgenommen werden kann.
Anhand der nachstehenden Fryuren wird die Erfindung beispielsweise
erläutert;
Es zeigen :
Es zeigen :
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95/75
Fig. 1 einen Schnitt durch eine. Anzeigevorrichtung mit einer dazugehörigen elektronischen Steuereinrichtung;
Fig. 2 eins Draufsicht auf einen bevorzugten als Lichtquelle verwendeten Lichtverteiler für eine Anzeigevorrichtung
mit mehreren zur Anzeige zu bringenden Zeichenbereichen;
Fig. 3 a bis 3 c das Zeitverhalten der elektronischen Steuereinrichtung
nach Fig. 1 bei Tag- und bei Nachtbetrieb; und
Fig. i+ eine weitere elektronische Steuereinrichtung für die
Anzeigevorrichtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Anzeigevorrichtung 1 dargestellt, die eine FK-Zelle 2 enthält, welche aus zwei Glasplatten 3 und H und
einem zwischen diesen Glasplatten angeordneten flüssigen. Kristall 5 besteht. Bei dem Flüssigkristall 5 handelt es sich
beispielsweise um eine nematische Verbindung, die ein optisches Drehvermögen aufweist, das mit Hilfe zweier, an den
Innenflächen der Glasplatten 3 und U aufgebrachten Elektroden 6 und 7 elektrisch steuerbar ist.
Die Elektroden 6 und 7 sind lichtdurchlässig und bestehen aus einem elektrisch leitenden Material (beispielsweise Zinn-
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ti I I I I
95/75 y(Q
oxyd), das auf die Glasplatten 3 und 4 aufgedampft oder in
anderer Weise aufgebracht wird. Sie entsprechen in ihrer Form den Zeichen, die zur Anzeige gebracht werden sollen. Die Elektroden
6 und 7 sind über zugehörige elektrische Leitungen 8 und 9 mit einer Steuervorrichtung 10, die ihrerseits aus einer
Steuerstufe 11 und einem Exklusiv-Oder-Gatter 12 besteht, verbunden.
An den Aussenflächen der Glasplatten 3 und 4 ist je eine
Polarisationsfolie 13 bzw. 14 angeordnet. An die Polarisationsein
folie 14 angrenzend ist/halbdurchlässiger Reflektor 15 angeordnet,
an dessen Aussenflache sich ein Lichtverteiler 16 anschliesst.
Die an die Elektrode 6 angrenzenden Bereiche der Innenfläche der Glasplatte 3 sind mit einer für die interne Beleuchtung
undurchsichtigen Maske versehen, die demnach eine Blende 17 darstellt, deren Oeffnung die Form der zur Anzeige zu bringenden
Zeichen aufweist. Die Maske besteht beispielsweise aus Mangnesiumoxyd oder einer anderen Substanz, die einerseits
elektrisch nichtleitend sein muss und die andererseits bei Reflexionsbetrieb etwa die gleiche Helligkeit aufweist,wie der
übrige Anzeigenhintergrund. ' .
Wird die Maske -wie in Fig» 1 dargestellt- auf der Innenseite der oberen Glasplatte 3 angebracht, so ist in den abgedeckten
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- 6 - 95/75 ,
Bereichen der Anzeigeschicht die Oberflächenorientierung der
flüssigkristallinen Verbindung 5 ohne Belang. Nur der durch die Form der Elektrode 6 definierte Zeichenbereich hat eine
Funktion. Dadurch entfallen Orientierungsstörungen des Anzeigehintergrundes als .Ausschussgrund. Diesen Vorteil erreicht
man auch dadurch, dass statt der Maskenschicht 17 eine Blende zwischen dem Polarisator 13 und der Glasplatte 3 angeordnet
wird. In diesem Fall treten aber wiederum Ablesefehler aufgrund der dann vorhandenen Parallaxe auf.
Der Lichtverteiler 16 besteht beispielsweise aus einer Plexiglasplatte,
in welche in einer Bohrung 18 eine Glühlampe (oder Leuchtdiode) 19 eingelassen ist. Da typische Miniaturglühlampen
einen Durchmesser von 1,5 mm haben, wird die Glühlampe 19 bevorzugt seitlich von der FK-Anzeige angeordnet, um die
Gesamtdickt, von Anzeige und Beleuchtung nicht zu gross zu machen (was insbesondere bei Verwendung derartiger Anzeigevorrichtungen
für Armbanduhren wichtig ist). Die von dem Polarisator 14 abgevandten Flächen des Lichtverteilers 16
sind verspiegelt und dienen als Lichtreflektoren.
Um bei Dunkelheit (Transmissionsbetrieb) möglichst viel Licht durch die lichtdurchlässige Elektrode 6 und damit durch
den zu beleuchtenden Zeichenbereich, austreten zu lassen, wird die sonst glatte Plexiglasoberflache an Gebieten 20,
die .er Elektrode 6 gegenüberliegen aufgerauht oder mit Kerben versehen. Die Breite D der Gebiete 20 soll höchstens
der Breite d der Elektrode 16 entsprechen. Weil das Licht auf diese Weise nur in den Segmentbereichen aus dem Lichtverteiler
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/ir.
2 r
■7 ■ :' :' 95/75
austritt, kann eine höhere Lichtintensität als bei ganzer
flächiger Beleuchtung erreicht werden.
flächiger Beleuchtung erreicht werden.
In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform
eines derartigen Lichtverteilers, für mehrere zur Anzeige zu bringenden Zeichenbereiche dargestellt. Die Lichtaustrittsflächen
20',..., 20v" werden durch individuelle Lichtleiter
16·,....,16"" mit der schematisch angedeuteten Glühlampe 19'
verbunden. Bei den Lichtleitern kann es sich um Fiber-Optik-Leiter oder spritzgegossene Plastikteile handel»-. Die Enden
der Lichtleiter 16f ; , 16^" sind hierbei identisch mit den
Lichtaustrittsflächen 20·,...., 20v", welche in einer ge- .
meinsamen Ebene unter der FK-Anzeige liegen.
Der Vorteil der Lichtverteiler gemäss Fig. 1 und 2 gegenüber
den bekannten Vorrichtungen (schwarze Blende und flächig einheitlicher Beleuchtung) besteht vorallem in der höheren
Lichtintensität, welche in den örtlich begrenzten Bereichen erreicht werden kann.
Als Reflektor 15 eignet sich besonders gut der in der
dos
deutschen ^wwwww^p^PSff* P 25-31 372.8 vom 1^* 7.75
von der gleichen Anmelderin offenbarte Reflektor, der auf der dem Polarisator 14 zugewandten Seite eine lichtzerstreuende
•Oberfläche aufweist, die aus einer gut reflektierenden
(etwa 200 A) dünnen Metallschicht besteht, welche auf einem mit Vertiefungen versehenen Schichtträger aufgebracht ist.
Der halbdurchlässige Spiegel 15 kann auch fehlen. In diesem Fall dient die verspiegelte Rückfläche des Lichtverteilers
als Reflektor für das Tageslicht.
Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung 10 geht aus den Figuren 3a bis 3c hervor:
Fig. 3a zeigt den von der Steuerstufe 11 (bei einer Uhrenanzeigevorrichtung
handelt es sich um eine Zeitbasisschaltung mit nachgeschalteteter Decodier- und Treiberschaltung)
erzeugten rechteckförmigen Spannungsverlauf, der am Eingang
A des Exklusiv-Oder-Gatters 12 (Fig.l) auftritt. Liegt am Eingang B dieses Gatters 12 eine logische Eins (Zustand 1),
so ergibt sich am Ausgang C des Gatters 12 - und damit an der Elektrode 7 - eine Impulsfolge;, die gegenüber der Impulsfolge
am Eingang A des Exklusiv-Oder-Gatters 12 eine Phasenverschiebung von 180 aufweist (Fig. 3c).
Sofern der Spannungsverlauf an der Elektrode 6 demjenigen von Fig. 3a entspricht und sofern die Polarisatoren 13 und
14 zueinander gekreuzt sind, verdunkelt sich der durch die Form der Elektrode 6 gegebene Zeichenbereich dann, wenn an
der Elektrode 7 ein Spannungsverlauf nach Fig. 3c auftritt.
Liegt dagegen am Eingang B des Exklusiv-Oder-Gatters 12 eine logische Null (Zustand 2),so ergibt sich am Ausgang C des
Gatters 12 - und damit an der Elektrode 7 - eine Impulsfolge, die gegenüber der Impulsfolge am Eingang A des Exklusiv-Oder-Gatters
12 keine Phasenverschiebung aufweist (Fig. 3b).
Im Zustand 1 erscheinen demnach dunkle Zeichen auf hellem
Grund (Reflexionsbetrieb am^Tage). Bei Dunkelheit ist hin-
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- 9 - : ' : 95/75
gegen Zustand 2, d.h. helle Zeichen auf dunklem Grund, vorgesehen.
Der Uebergang von Zustand 1 auf 2 wird entweder durch einen Knopfdruck oder durch ein Photozellensigna], ausgelöst.
Bei Armbanduhr- Anzeigen mit Glühlampen oder Leuchtdioden als interner Lichtquelle wird wegen des hohen Leistungsbedarfs
eine Kommandotaste eingebaut. Hier kann das Steuersiganl am Eingang B des EyJclusiv-Oder-Gatters 12 von derselben Taste abgeleitet
werden.
Werden dagegen durch Strahlung angeregte Phosphorschichten als Lichtquelle verwendet (ununterbrochene Beleuchtung), so ist
eine Photodiodensteuerung vorgesehen. Unterschreitet das Umgebungslicht einen bestimmten Wert, so wird komplementär angesteuert.
In Fig. U ist eine Transmissionsgatterschaltung 12', die ebenfalls
zur Phasensteuerung der Spannung an Elektrode 6 geeignet ist, dargestellt. Kit A und B sind wiederum die beiden Eingänge
und mit C der Ausgang bezeichnet. Je nach dem Steuersignal am Eingang B (Ooder l) ist entweder das Transmissionsgatter 21 oder
das Gatter 2 2 durchgeschaltet. Die Elemente 2 3 und 24 sind logische
Umkehrstufen. Die Wirkungsweise dieser Transmissionsgatterschaltung 12' entspricht derjenigen des oben anhand der Figuren
3a - 3c erklärten ExkLusiv-Oder-Gatters 12 (Fig. 1).
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Claims (1)
- . ;: ·■·;;■■· 95/75- 10 - : " · '■■'■ 3 ]Schutzansprüche ,1. Elektro-optische Anzeigevorrichtung, bestehend aus einer j zwischen zwei Polarisatoren angeordneten Flüssigkristall- ; Zelle (FK-Zelle), einer - auf der von der FK-Zelle abge- i wandten Seite des einen Polarisators angeordneten - Lichtquelle und einer elektronischen Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zur lokal selektiven Beleuchtung der ;zur Anzeige zu bringenden Zeichenbereiche (6) eine 31ende :(17), auf der der Flüssigkristallschicht (5) zugewandten ι Seite einer der beiden die Flüssigkristallschicht begren- j zenden Platten (3»^) angeordnet ist, und dass die Form der Otffnung dieser Blende (17) übereinstimmt mit der Form des jeweiligen Zeichenbereichs (6).2. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle aus einem mit einer oder mehreren Glühlampen oder Leuchtdioden (19,19') verbun-v"
denen Lichtverteiler (16; 16', ....16 ) besteht.3. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtverteiler (16) aus einer Glas- oder Plexiglasplatte besteht und dass die Oberfläche des Lichtverteilers (16) an den Gebieten (20), über denen sich die zu beleuchtenden Zeichenbereiche (6) befinden, aufgerauht oder mit Kerben versehen ist.7522341 1105.7795/75k. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Breite D der aufgerauhten Gebiete (20) kleiner oder höchstens gleich der Breite d der entsprechenden Anzeigebereiche (6) ist.5. Elektro-optische Anzeigevorrichtung lach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem ersten Polarisator (14) abgewandte Fläche des Lichtverteilers (16) verspiegelt ist.6. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j dass zwischen dem ersten Polarisator (14) und dem Lichtverteiler (16; 16' l6v") ein halbdurchlässiger Spiegel (15) angeordnet ist.7. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anzeigevorrichtung mit mehreren zur Anzeige zu bringenden Zeichenbereichen jedem Zeichenbereich ein Lichtleiter (l6f, ....16 ") zugeordnet ist, dessen Lichtaustrittsfläche (20·,...., 20 ") die gleiche Form wie der entsprechende Zeichenbereich besitzt,und dass alle Lichtaustrittsflächen (20', ,20v") ineiner gemeinsamen Ebene auf der Rückseite des halbdurchlässigen Reflektors (15) angeordnet sind.7522341 12.05.778. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der halbdurchlässige Reflektor (15) auf der dem ersten Polarisator (14) zugewandten Seite eine lichtzerstreuende Oberfläche aufweist, die aus einer gut reflektierenden dünnen Metallschicht besteht, welche auf einem mit Vertiefungen versehenen Schichtträger aufgebracht ist.9. Elektro-optische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtträger aus Glas und die reflektierende Metallschicht aus einer dicken Silberschicht besteht.BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.7522341 12.0&77
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