DE2744034C2

DE2744034C2 -

Info

Publication number: DE2744034C2
Application number: DE2744034A
Authority: DE
Inventors: Alain Dr. Wettingen Aargau Ch Perregaux
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1989-03-02
Also published as: JPS61165522U; ATA259378A; HK1383A; GB1599088A; US4415236A; CH618018A5; DE2744034A1; JPS5447669A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtzerstreuen den Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssig kristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflek tierende Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte Struktur aufweist. Ein Reflektor dieser Art ist aus der DE-OS 25 31 372 bekannt.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Her stellung eines solchen Reflektors.

Unter nematischen Flüssigkristall-Drehzellen sind im wesentlichen Polarisationsmodulatoren zu verstehen. Zwei auf beiden Seiten der Drehzelle angeordnete Polarisatoren machen hierbei die Modulation des Umgebungslichtes für das Auge sichtbar. Um bei einer auf dem Prinzip der Flüssig kristall-Drehzelle beruhenden und in Reflexion betriebenen Anzeige einen guten Kontrast zu erreichen, ist es notwen dig, hinter der mit Polarisatoren versehenen Drehzelle ei nen Reflektor mit einem hohen Reflexionsvermögen sowie mit geeignetem diffusen Streuvermögen vorzusehen.

Derartige aus zwei gegeneinander verpreßten Aluminium folien bestehende Reflektoren werden aufgrund ihres gerin gen Preises und des für viele Anwendungen ausreichenden Reflexions- und Streuvermögens von verschiedenen Produzen ten bei der Herstellung von Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, einge setzt.

Da bei diesen Reflektoren die für eine ausreichende Licht streuung notwendige mattierte Struktur auf den Innenseiten zweier aufeinanderliegender und durch den zwischen zwei einander gegenüberstehenden Walzen gebildeter Spalt beweg ter, verhältnismäßig weicher Folien, etwa Aluminiumfolien mit 6 bis 40 µm Dicke, erzeugt wird, weist diese mattierte Struktur furchenförmige, in einer durch die Bewegungsrich tung der gewalzten Folien vorgegebenen Vorzugsrichtung an nähernd einheitlich ausgerichtete Vertiefungen auf. Diese Struktur bewirkt, daß die Oberfläche der Aluminiumfolie optisch anisotrop ist, und daß das auffallende Licht in Abhängigkeit vom Azimutwinkel, bedingt durch den großen Anteil an regulärer Reflexion, mit unterschiedlicher In tensität reflektiert wird, so daß ein Betrachter bei azi mutaler Verdrehung der Anzeige (und somit des Reflektors) verschiedene Helligkeiten der Anzeigefläche wahrnimmt. Unter Azimutwinkel ist hierbei der Winkel zwischen der durch Schnitt der Einfallsebene des auftreffenden Licht strahls mit der reflektierten Oberfläche gebildeten Gera den und der Vorzugsrichtung der Struktur der Oberfläche zu verstehen. Für manche Anwendungen, etwa bei Uhren, ist es aber erwünscht, daß die Anzeigefläche auch bei azimutaler Verdrehung ihre Helligkeit beibehält, da dadurch weder das ästethische Empfinden des Betrachters gestört noch die Ab lesbarkeit beeinträchtigt wird.

Aus der obengenannten DE-OS 25 31 372 ist ein Reflektor für Flüssigkristall-Anzeigen bekannt, bei dem durch eine blasenförmige Struktur der Reflektoroberfläche eine nahezu ideale und vom Azimutwinkel nahezu unabhängige Helligkeit der Anzeigefläche bewirkt wird. Bei der Herstellung eines derartigen Reflektors sind jedoch mehrere Verfahrens schritte notwendig, die die Gestehungskosten des Reflek tors erheblich anwachsen lassen, und seine Verwendung bei Massenprodukten erschweren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Reflektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dessen reflektierte Intensität vom Azimutwinkel weitgehend unabhängig ist und daß er darüber hinaus einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner soll ein dafür geeignetes Verfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich nenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale ge löst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 7 angegeben.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäße Reflektor zeichnet sich durch einen großen Reflexionskoeffizienten aus, dessen Abhängigkeit vom Azimutwinkel sehr viel geringer als beim eingangs ge nannten Aluminiumfolienreflektor ist. Er ist zudem einfach und billig herzustellen und bewirkt eine große Helligkeit und Kontraststärke der auf der Anzeigefläche elektro-opti scher Anzeigen dargestellten Information.

Es ist von Vorteil, den Abstand einander entsprechender benachbarter Vertiefungen längs einer Vorzugsrichtung so zu wählen, daß er ein Vielfaches des Abstandes benachbar ter Vertiefungen längs der Vorzugsrichtung der ersten Struktur ist, da ein derartiger Reflektor trotz des größeren Rasters der zweiten Struktur besonders einfach und daher preiswert herzustellen ist.

Werden darüber hinaus als Periode der zweiten Struktur höchstens einige hundert µm bei einer gleichzeitigen Tiefe bis zu 10 µm gewählt, so erhält man bei der Verwendung ei ner Metallfolie, die durch Walzen zweier auf ihrer rauhen Seite verpreßter Aluminiumfolien hergestellt wurde, bei der von den verbleibenden zwei Oberflächen zumindest eine eine annähernd periodische Struktur mit einer etwa zwi schen 2 und 20 µm liegenden Periode und einer Tiefe der furchenförmigen Vertiefung bis zu 5 µm aufweist, noch eine rasterfreie Anzeigefläche.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Reflektors vereinfacht wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in allen Figuren auf gleiche Gegenstände.

Es zeigt

Fig. 1a eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche einer vergrößerten und stark vereinfacht darge stellten von verschiedenen Produzenten als Re flektor verwendeten Metallfolie,

Fig. 1b ein Schnitt durch diese Folie längs A-A,

Fig. 2a eine Aufsicht auf einen Abschnitt der Oberfläche eines vergrößerten und stark vereinfacht darge stellten Reflektors nach der Erfindung mit einer quadratischen zweiten Struktur, und

Fig. 2b ein Schnitt durch diesen Reflektor längs B-B.

In Fig. 1a ist eine vielfach als Reflektor in Flüssigkri stall-Anzeigen verwendete Aluminiumfolie in stark ideali sierter Form dargestellt. Auf der reflektierenden Ober fläche dieser Folie befinden sich längs einer Vorzugsrich tung S ₁₁ angeordnete Vertiefungen V ₁, welche bei der Folienherstellung durch Verpressen zweier mit ihren rauhen Seiten einander gegenüberstehender Aluminiumfolien mittels Walzen gebildet werden. Je nach Herstellungsverfahren und Ausgangsmaterial ist diese reflektierende Folie etwa zwischen 8 und 40 µm dick. Die Vertiefungen können eine Tiefe t ₁ bis zu 5 µm aufweisen. In der durch die Bewegung der Folie bei der Herstellung festgelegten Vorzugsrichtung S ₁₁ weisen die benachbarten Vertiefungen üblicherweise ei nen Abstand von 2 bis 20 µm auf, so daß auf der Oberfläche einer derartigen Folie eine Struktur mit einer zwischen 2 und 20 µm liegenden Periode p ₁ auftritt.

In Fig. 1b ist ein Schnitt durch diese Folie längs der Linie A-A dargestellt.

Aufgrund der in einer Vorzugsrichtung angeordneten Vertie fungen ist die Oberfläche der reflektierenden Folie optisch anisotrop, so daß der Reflexionskoeffizient der Oberfläche vom Azimutwinkel, d. h. vom Winkel zwischen Vor zugsrichtung und Schnittgeraden der Einfallsebene des auf fallenden Lichtstrahls und der Reflektoroberfläche, abhän gig ist. Befindet sich ein derartiger Reflektor hinter ei ner zwischen zwei Polarisatoren angeordneten nematischen Flüssigkristall-Drehzelle, so nimmt ein Betrachter bei azimutaler Verdrehung der Anzeigevorrichtung wechselnde Helligkeit der Anzeigefläche wahr.

In Fig. 2a ist dieselbe, nun aber mit einer zweiten Struktur versehene Folie dargestellt. Diese zweite Struk tur besteht aus nebeneinanderliegenden Quadraten, welche sich sowohl in der Vorzugsrichtung S ₂₁ als auch S ₂₂ mit der Periode P ₂ wiederholen. Diese zweite Struktur wird durch Vertiefungen V ₂ bestimmt, welche sowohl in Richtung S ₂₁ als auch S ₂₂ jeweils in einem der Periode p ₂ entspre chenden Abstand auftreten. Diese Vertiefungen V ₂ weisen Tiefen t₂ bis zu 10 µm und vorzugsweise einen um ein Viel faches größeren Abstand als die Vertiefungen der ersten Struktur auf.

Beträgt die Periode p ₂ der zweiten Struktur höchstens ei nige hundert µm, so erscheint die Anzeigefläche wegen der geringen Auflösung des Auges ohne Raster. bei größeren Perioden, z. B. p ₂ ∼ 0,5 mm, ist der Raster auf der Anzei gefläche zu erkennen. Dies kann bei speziellen Anwendun gen, etwa dann, wenn kein gleichmäßiger, sondern ein ge musterter Hintergrund erwünscht ist, von Vorteil sein.

In Fig. 2b ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen Reflektor längs der Linie B-B dargestellt.

Durch das Anbringen der Vertiefungen der zweiten Struktur wird die optische Anisotropie der Oberfläche der ursprüng lichen Folie verringert.

Die Oberfläche eines erfindungsgemäßen Reflektors besteht beispielsweise aus einer etwa 20 µm dicken Aluminiumfolie mit Vertiefungen V ₁ der Periode p ₁ ∼ 5 µm und der Tiefe t ₁ ∼ 1 µm und einer durch Walzen eingeprägten zweiten Netzstruktur, wobei die Maschen des Netzes Quadrate sind, der Abstand der durch Vertiefungen gebildeten Maschen ca. 150 µm beträgt und die Vertiefungen etwa 10 µm in die Folie eingeprägt sind. Mit einem derartigen Reflektor wird die azimutale Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten erheblich herabgesetzt, so daß die azimutalen Helligkeits schwankungen der Anzeigefläche einer damit ausgerüsteten elektro-optischen Anzeigevorrichtung um ein Vielfaches kleiner als bei einer lediglich mit einem Reflektor gemäß Fig. 1 versehenen Anzeigevorrichtung sind.

Anstelle von Quadraten kann die zweite Struktur mit Vor teil auch aus anderen Elementen, etwa regelmäßigen Recht ecken bestehen.

Zur Erzielung einer farbigen Anzeige ist es möglich, ge färbte Reflektoren zu verwenden.

Der erfindungsgemäße Reflektor ist für alle elektro- optischen Anzeigen geeignet, also nicht nur für nematische Flüssigkristall-Drehzellen, sondern etwa auch für Flüssigkristall-Anzeigen, die auf dem Prinzip des Gast- Wirt-Effektes beruhen, oder elektrochromatische Anzeigen.

Claims

1. Lichtzerstreuender Reflektor für elektro-optische Anzeigen, insbesondere Anzeigen, die auf dem Prinzip der nematischen Flüssigkristall-Drehzelle beruhen, mit einer Folie, deren reflektierende Oberfläche eine erste, durch furchenförmige, in einer Vorzugsrichtung angeordnete Vertiefungen bestimmte Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der reflektierenden Oberfläche der Folie eine zweite durch Vertiefungen (V ₂) bestimmte Struktur vorgesehen ist, bei der die Vertiefungen (V ₂) der zweiten Struktur mindestens in zwei verschiedenen Vorzugsrichtungen (S ₂₁, S ₂₂) angeordnet sind, welche nicht mit der Lage der Vorzugsrichtung (S ₁₁) der ersten Struktur zusammenfallen, und daß die zweite Struk tur mindestens in einer Vorzugsrichtung (S ₂₂) periodisch ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Struktur aus Quadraten oder regelmäßigen Sechsecken besteht.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (p ₂) einander entsprechender benachbarter Vertiefungen (V ₂) längs einer Vorzugsrichtung (S ₂₂) der zweiten Struktur ein Vielfaches des Abstandes (p ₁) benach barter Vertiefungen (V ₁) längs der Vorzugsrichtung (S ₁₁) der ersten Struktur ist.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zweite Struktur der Periode (p ₂) von höchstens eini gen hundert µm und einer Tiefe (t ₂) bis zu 10 µm.

5. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie farbig ist.

6. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Folie eine Aluminiumfolie mit mindestens einer mattierten Oberfläche vorgesehen ist, wobei die mattierte Oberfläche eine annähernd periodische Struktur mit einer zwischen 2 und 20 µm liegenden Periode (p ₁) und einer Tie fe (t ₁) bis zu 5 µm aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Reflektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Struktur durch Walzen oder Pressen in die reflektierende, mit der ersten Struktur versehene Oberflä che eingeprägt wird.