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Elektro-optische Anzeigeanordnung Die vorliegende Erfindung betrifft
eine elektro-optische Anzeigeanordnung mit einer elektro-optischen Anzeigezelle
und dieser zugeordneten Schaltkreiselementen, bei der die Anzeigezelle ein zwischen
Elektroden befindliches elektro-optisch aktives Medium aufweist, wobei wenigstens
eine Elektrode auf einem Substrat als Überzug in Form von ein Segmentenraster bildenden
Elektrodensegmenten ausgebildet ist Typische elektro-optische Anzeigeanordnungen
besitzen eine Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle sowie dieser zugeordnete Treiber-
und Logikschaltungen. Bei der Anzeigezelle ist eine dünne Schicht eines Flüssigkeitskristalls
zwischen zwei parallelen Elektroden angeordnet, von denen wenigstens eine in Form
von Segmenten ausgebildet ist. In einem Bereich des Flüssigkeitskristalls an den
ein aktivierendes Signal mit einer niedrigen Spannung angelegt wird, ändern sich
die optischen Eigenschaften,
wodurch durchgestrahltes oder auftreffendes
Licht moduliert wird Diese Lichtmodulation ergibt sich generell entweder aufgrund
einer Änderung der Lichtstreuungseigenschaften oder einer Drehung der Polarisationsebene
des Plüssigkeitskristalls als Funktion der Aktivierungsspannung. Derartige Flüssigkeitskristalle
sind an sich bekannt und müssen daher nicht näher beschrieben werden.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine derartige Anzeigeanordnung vor,
welche in miniaturisierter kompakter Form bei relativ geringen Kosten herstellbar
ist. In dieser Anordnung kann jede an sich bekannte Art von elektro-optisch aktiven
Flüssigkeitskristallen oder anderen elektro-optisch aktiven Materialien verwendet
werden. Dabei kann es sich beispielsweise m in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel
handeln.
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Für viele Anwendungsfälle von elektro-optischen Anzeigeanordnungen,
beispielsweise für Armbahduhren oder tragbare Rechner ist für einen wirtschaftlichen
Erfolg die Kompaktheit der Anordnung von wesentlicher Bedeutung.
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Jede Verbesserung im Hinblick auf eine Miniaturisierung der Anordnung
ist daher wichtig.
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Die Schaltkreiselemente, welche Logik-, Steuer-, Treiber-und Schalterkreise
zur Ansteuerung einer Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle der Anzeigeanordnung umfassen,
sind beabstandet von der Anzeigezelle angeordnet oder wenigstens mit einer vorgefertigten
Anzeigezelle auf einem gemeinsamen Substrat montiert. Die letztgenannte Ausführungsform
ist zwar im Hinblick auf die Kompaktheit der Gesamtanordnung gegenüber beabstandet
angeordneten-Schaltkreiselementen bevorzugt. Die Dicke der Gesamtanordnung wird
dabei jedoch größer, da ein Substrat erforderlich ist,
das zusätzlich
zur Anzeigezelle und unabhängig von dieser vorgesehen werden muß. Auf diesem Substrat
ist die Anzeigezelle angeordnet.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine elektro-optische Anzeigeanordnung
vor, welche eine weitere Miniaturisierung der Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle
ermöglicht, wodurch wenigstens die Dicke der Gesamtanordnung reduziert wird.
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Bei der erfindungs-gemäßen Anordnung wird weiterhin die Notwendigkeit
der Führung von dünnen Drahtleitungen von den Segmenten der Anzeigezelle zu den
zugehörigen Schaltkreiselementen wenigstens reduziert oder sogar eliminiert.
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Dies führt zu einer Kostenreduzierung der Gesamtanordnung.
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Erfindungsgemäß ist bei einer elektro-optischen Anzeigeanordnung der
eingangs genannten Art daher vorgesehen, daß von den Elektrodensegmenten Dünnfilm-Leiterbahnen
ausgehen und in lötbaren elektrisch leitenden Anschlußelementen enden und daß die
Schaltkreiselemente an die Anschlußelemente angelötet sind. Bei der elektro-optischen
Anzeigeanordnung gemäß der Erfindung dient das Substrat nicht nur zur Bildung des
Elektrodenrasters in Form von Segmenten, sondern auch als Träger für die Anschlußelemente,
wodurch die Notwendigkeit eines getrennten Substrates zur Montage der Anzeigezelle
und der Schaltkreiselemente nicht auftritt. Die Anschlußelemente für die Schaltkreiselemente
sind jeweils durchxeine auf dem Substrat vorgesehene Leiterbahn mit einem Anzeigesegment
verbunden. Über diese Anschlußelemente sind die zugehörigen Schaltkreiselemente
daher direkt auf dem Substrat für die Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle vorgesehen.
Daher ergibt sich insgesamt eine dünnere Zelle, wobei Leiterdrähte entfallen können,
welche bei bekannten Anordnungen von den Elektrodensegmenten ausgehen und zu einem
getrennten Substrat verlaufen, auf dem die Schaltkreiselemente angeordnet sind.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
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Es zeigt: Fig. 1 eine ebene Ansicht eines Teils eines Substrates für
eine Flussigkeitskristall-Anzeige mit mehreren Ziffernzeichen-Segmenten, auf dem
leitende Anschlußelemente für die Schaltkreiselemente vorgesehen sind; Fig. 2 eine
Seitenansicht einer Flüssigkeitskristall-Anzeigeanordnung mit einem Substrat nach
Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht einer Flüssigkeitskristall-Anzeigeanordnung mit
zwei Substraten, auf denen leitende Anschlußelemente für Schaltkreiselemente vorgesehen
sind; und Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der leitende Durchführungen
durch das Substrat verlaufen und bei der Schaltkreiselemente auf der Hinterseite
des Substrats vorgesehen sind.
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Fig. 1 zeigt eine ebene Teilansicht eines Substrats 10 für eine elektro-optische
Anzeigezelle mit Mehrfach-Ziffernzeichensegmenten. Auf diesem Substrat sind zwei
leitende Ziffernzeichen 12 und 14 in Form von Segmenten vorgesehen, welche jeweils
sieben leitende Segmente 16 bzw. 18 besitzen. Von den Segmenten 16 des Ziffernzeichens
12 gehen Leiterbahnen 20 aus. Jede Leiterbahn 20 endet dabei in einem leitenden
Anschlußelement 22. Entsprechend gehen von den Segmenten 18 des Ziffernzeichens
14 Leiterbahnen 24 aus, welche in einem zweiten Satz von leitenden Anschlußelementen
26 enden. Bei der Ausführungsform nach
Fig. 1 sind die leitenden
Anschlußelemente 22 und 26 in einem stetigen Raster auf derselben Seite des Substrates
wie die aus Segmenten gebildeten Ziffernzeichen angeordnet, wodurch die Anbringung
der Schaltkreiselemente zur Ansteuerung der Anzeigezelle erleichtert wird.
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Die Anschlußelemente sind typischerweise aus einem lötbaren Metall,
wie beispielsweise niedrigschinelzendem Indiumlot hergestellt, das gut an den Leiterbahnen
24 haftet und einen guten ohmschen Kontakt mit diesen bildet. Die Leiterbahnen bestehen
vorzugsweise aus Indium-Oxid, wenn transparente Leiter erforderlich sind, oder aus
Aluminiulu, wenn reflektierende Leiter erforderlich sind.
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Es ist zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf sieben Segmentzeichen
oder auf numerische Ziffernzeichen beschränkt ist. Auch ist die Erfindung nicht
auf eine spezielle Konfiguration bzw. ein spezielles Raster mit einer bestimmten
Anzahl von leitenden Anschlußelementen beschränkt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist über dem Substrat 10 eine
Halterungsplatte 30 vorgesehen, wobei sich zwischen dem Substrat 10 und der Halterungsplatte
30 ein elektro-optisch aktives Material 32 befindet. Auf der im Vergleich zum Substrat
schlijaleren Halterungsplatte 30 sind ebenfalls Elektroden 34 vorgesehen. Die Halterungsplatte
30 ragt dabei nicht über die leitenden Anschlußelemente 22 und 26 hinaus. Auf diese
Weise stört die Halterungsplatte 30 die Anbringung der Schaltkreiselemente auf den
leitenden Anschlußelementen 22 und 26 nicht. Darüberhinaus sind die Elektroden auf
der Halterungsplatte 30 in Flucht über den durch Segmente gebildeten Ziffernzeichen
12 und 14 auf dem Substrat 10 angeordnet. Die Elektroden 34 auf der Halterungsplatte
30 sollen dabei nicht über
den Leiterbahnen 20 und 24 auf dem Substrat
10 liegen.
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Der einzige Teil des elektro-optisch aktiven Materials 32, welcher
aktiviert wird, ist daher derjenige Materialteil, welcher einem aktivierten Segment
gegenüberliegt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 stellt eine elektrooptische Anzeigeanordnung
90 auf der Basis eines Flüssigkeitskristalls dar, welche eine Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle
95 sowie ein Schaltkreiselement 98 umfaßt, Die Flüssigkeitskristall-Anzeigezelle
95 umfaßt das Substrat 10 nach Fig. 1. enn das Substrat 10 die Vorderseite der Anzeigeanordnung
bildet, so ist es transparent, wobei auch die als Segmente ausgebildeten Elektroden
14 als transparenter leitender Überzug auf dem Substrat 10 vorgesehen sind. Zwischen
dem Substrat 10 und der rückwärtigen Halterungsplatte 30 sind Abstandshalter 36
vorgesehen. Der durch diese Abstandshalter 36 definierte Abstand beträgt vorzugsweise
0,64 x 10 3 bis 1,3 x 10 3cm.
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Der Abstand kann jedoch von diesen Werten auch nach oben oder unten
abweichen. Die rückwärtige Halterungsplatte 30, welche auf den Abstandshaltern 36
aufliegt und über dem Substrat 10 angeordnet ist, besitzt ein Elektrodenraster 34,
das mit den Anzeigeziffernzeichen 12 und 14 auf dem Substrat 10 in Flucht liegt.
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Das bzw. die Schaltkreiselemente 98 können durch monolithisch integrierte
Schaltkreise auf einem einzigen Chip, beispielsweise in komplementärer MOS-Technologie,
durch hybrid-Schaltkreise, beispielsweise Keramik-Flip-Chips, durch diskrete miteinander
verschaltete Bauelemente oder durch Kombinationen dieser Schaltkreisformen gebildet
werden. Diese Schaltkreiselemente bilden typischerweise beispielsweise Treiberkreise,
Frequenzteilerkreise,
Aufwärts-Konverter, Zählerkreise, Decoderkreise
und Schalterkreise. Weiterhin muß für die Anzeigeanordnung 90 eine (nicht dargestellte)
Spannungsquelle vorgesehen werden. Für eine Armbanduhr wird diese Spannungsquelle
beispielsweise durch eine kleine Batterie mit einer Spannung von 1,5 V. gebildet,
wobei ein Aufwärts-Konverter diese Spannung zur Ansteuerung der Flüssigkeitskristall-Zeile
auf eine Spannung von 15 V. herauftransformiert. Ist die Anzeigeanordnung für eine
Armbanduhr oder eine andere Zeitanzeige vorgesehen, so ist weiterhin ein (nicht
dargestellter) frequenzstabiler Oszillator erforderlich.
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Für eine Uhr ist ein Quarzkristall-Oszillator geeignet, welcher auf
einer Frequenz von etwa 32,768 kHz. schwingt.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind wenigstens die Schaltkreiselemente
98 und vorzugsweise die Spannungsquelle und der Oszillator (falls vorhanden) auf
dem Substrat 10 der Anzeigezelle 95 angeordnet. Gemäß Fig. 2 ist ein Schaltkreiselement
98 auf den leitenden Anschlußelementen 22 des Substrats 10 der Anzeigeanordnung
angeordnet, wobei die Verbindung durch lötbare oder in anderer Weise befestigbare
Leitungen 38 erfolgt, die von Teilen des Schaltkreiselementes 98 ausgehen. Das Schaltkreiselement
steuert die leitenden Segmente als Funktion von logischen Eingangssignalen für die
Anordnung über die entsprechenden leitenden Anschlußelemente an.
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Für den Fall einer reflektierenden Anzeigeanordnung ist die Elektrode
34 auf der rückwärtigen Halterungsplatte 30 als reflektierender Spiegel ausgebildet.
Ein Kontakt mit dieser Elektrode kann über eine Elektrodenkontaktleitung auf dem
Substrat erfolgen, wobei diese Elemente beim Zusammenbau der Anordnung miteinander
in Kontakt treten.
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Andererseits kann der Kontakt auch durch eine drahtförmige Leitung
oder einen leitenden Stift erfolgen.
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Der Flüssigkeitskristall 32 wird vorzugsweise gegen die Atmosphäre
abgeschirmt. Zu diesem Zweck kann eine Abdeckung 40 vorgesehen werden, welche die
rückwärtige Halterungsplatte 30 sowie den Flüssigkeitskristall 32 einschließt und
mit dem Substrat 10 eine dichte Verbindung bildet. Wenn die Abdeckung aus Metall
hergestellt und daher leitend ist, muß auf den Leiterbahnen 20 und 24 ein Isolator
42 vorgesehen werden, um einen Eurzschluß durch die Abdeckung zu vermeiden. Dieser
Isolator 42 wird durch einen dielektrischen Film gebildet, welcher als Ring um den
Teil des Substrates verläuft, an dem die Abdeckung 40 befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 liegt die Abdeckung 40 lediglich über der Anzeigezelle der Anordnung;
die Abdeckung kann jedoch darüberhinaus auch die Schaltkreiselemente 98 mit abdecken.
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Zwischen der Abdeckung 40 und der rückwärtigen Halterunsplatte 30
kann im Bedarfsfall eine Federanordnung 44 vorgesehen werden, welche den Zusammenbau
der Gesamtanordnung erleichtert.
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Eine andere Möglichkeit der Abdichtung des Flüssigkeitskristalls besteht
darin, daß am Umfang der hinteren Halterungsplatte eine Abdichtung vorgesehen wird,
wodurch eine direkte Dichtung gegen das Substrat erfolgt.
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Eine weitere Möglichkeit der Abdichtung, welche in Fig.2 gestrichelt
dargestellt ist, kann in Verbindung oder unabhängig von den vorgenannten Möglichkeiten
der Abdichtung dadurch erfolgen, daß die Anordnung durch eine Vergußmasse 46 vollständig
eingekapselt wird. Im Falle einer Armbanduhr kann die Gußform so ausgebildet werden,
daß gleichzeitig Ösen 48 mit hergestellt werden, an denen ein Armband befestigt
werden kann. Dadurch wird eine weitere Kostenreduzierung erreicht. Darüberhinaus
ist
in diesem Fall auch kein getrenntes Uhrengehäuse erforderlich.
Im Falle des Vergießens ist es vorteilhaft, ein schlfarzes bzw. dunkel gefärbtes
Vergußmaterial zu verwenden, wodurch der Kontrast der Anordnung verbessert wird.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit sich gegenüber
angeordneten Substraten 50 und 52, welche Schaltkreiselemente 54 und 56 tragen.
Diese Schaltkreis elemente 54 und 56 sind über leitende Anschlußelemente 58 bzw.
60 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform mit den Substraten verbunden.
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Fig. 4 zeigt eine von der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2
abweichende Substratkonfiguration. Bei dieser Ausführungsform sind in einem Substrat
70 leitende Durchführungen 72 vorgesehen, welche Elektrodensegmente 74 auf einer
Oberseite 76 des Substrats 70 mit leitenden Anschlußelementen 78 auf der Unterseite
des Substrates verbinden.
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Im Substrat kann dabei eine Ausnehmung 80 vorgesehen sein, in der
die Anschlußelemente 78 angeordnet sind, wodurch die Dicke der Gesamtanordnung so
klein wie möglich gehalten wird. Die Durchführungen 72 können andererseits auch
zu einer Hinterfläche 82 des Substrats verlaufen, wobei die Anschlußelemente 78
an dieser Stelle angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die als Segmente
ausgebildeten Elektroden nicht transparent, sondern reflektierend.
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Dabei muß auch das Substrat nicht transparent sein, da es die Hinterseite
der Anordnung bildet. Die gesamte Anzeigeanordnung besitzt eine transparente, vordere
Halterungsplatte 89. Auf dieser vorderen Halterungsplatte 89 ist eine transparente,
vordere Elektrode 91 vorgesehen, welche durch Abstandshalter 92 vom Substrat im
Abstand gehalten wird. Bill aktiver Flüssigkeitskristall 93 befindet sich im Raum
zwischen der Halterungsplatte 89 und dem Substrat 70.
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Schaltkreiselemente 94 sind direkt auf dem Substrat 70 angeordnet,
das aufgrund der leitenden Anschluß elemente einen integrierenden Bestandteil der
Anzeigezelle bildet.
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Bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können zur
Verschaltung verschiedener Schaltkreiselemente zusätzliche Anschlußelelilente und
Leitungen verwendet werden.
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Patentansprüche