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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Flüssigkristall-vorrichtung (Flüssigkristalldisplay) und verbesserte Abstandshalter für Anwendungen mit Flüssigkristallen.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Abstandshalter in Flüssigkristallen (LC) wird verwendet, um den Abstand zwischen den zwei Schichten, zwischen deren sich die LC-Substanz befindet, zu halten. Herkömmliche Abstandshalter (Spacers) in LC bestehen aus möglichst gleich verteilten Kugeln zwischen den LC Substraten.
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Solche herkömmlichen Flüssigkristallvorrichtungen haben jedoch einige Nachteile. Insbesondere wurde festgestellt, dass bspw. bei vertikaler Positionierung der Flüssigkristallvorrichtung häufig Verzerrungen und Verschiebungen der Flüssigkristallschicht auftreten können.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Probleme zu lösen. Insbesondere ist es eine Aufgabe, eine verbesserte Flüssigkristallvorrichtung und einen verbesserten Abstandshalter für Flüssigkristallanwendungen bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Flüssigkristallvorrichtung mit einer ersten und zweiten Scheibe (bzw. Trägerplatten) und einer Flüssigkristallschicht (LC-Schicht) vorgeschlagen, welche zwischen der ersten und zweiten Scheibe vorgesehen ist. Die Flüssigkristallschicht kann mit einer Abstandshalterschicht verbunden sein, und die Abstandshalterschicht kann eine Vielzahl von Strukturerhebungen aufweisen welche entlang der Fläche der Abstandshalterschicht verteilt sind. Bevorzugt sind diese Strukturerhebungen homogen verteilt. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich eine Flüssigkristallvorrichtung oder ein Flüssigkristalldisplay bereitzustellen mit dem die LC Substanz der LC Schicht sicher positioniert werden kann. Daher kann auch bei Einwirkung der Schwerkraft ein Abwandern der LC Substanz vermieden werden. Insbesondere werden bspw. horizontal verlaufende Strukturerhöhungen flächig an der Abstandshalterschicht verteilt, sodass eine Fixierung gegenüber der Schwerkraft in vertikaler Richtung erreicht werden kann. Die LC Schicht wird daher durch die horizontal verlaufenden Strukturerhöhungen in vertikaler Richtung fixiert bzw. gestützt.
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Bevorzugt können die Strukturerhebungen der Abstandshalterschicht mit der Flüssigkristallschicht direkt verbunden sein. Durch die direkte Verbindung ist eine noch bessere Sicherung der LC Schicht möglich. Die Flüssigkristallvorrichtung kann zwei in einem Abstand d voneinander liegenden parallelen Trägerplatten aufweisen, mit einander zugewandten Oberflächen und mit Elektroden definierenden Segmenten, wobei sich zwischen den Trägerplatten die Abstandshalterschicht und eine Schicht nematischen Flüssigkristalls befindet mit einer positiven dielektrischen Anisotropie.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein lithografischer Abstandshalter mit einer Keil Struktur bereitgestellt. Für die Flüssigkristallvorrichtung können vorteilhaft eine Vielzahl dieser Abstandshalter, beabstandet bzw. getrennt voneinander in einer Abstandshalterschicht vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die lithografische Abstandshalter durch Zwischenräume voneinander beabstandet sein und die Flüssigkristallschicht kann die Zwischenräume teilweise oder vollständig ausfüllen. Alternativ oder zusätzlich können auch Löcher an der Basisschicht vorgesehen sein, zur Aufnahme der LC Schicht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die lithografischen Abstandshalter parallel zueinander angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die lithografischen Abstandshalter in einer zufälligen Anordnung (i.e. ungeordnet) vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann die lithografische Abstandshalterschicht zusätzliche Strukturerhebungen aufweisen welche die Flüssigkristallschicht in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt und voneinander isoliert, sodass diese Abschnitte getrennt voneinander angesteuert werden können.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen derart entlang der lithografische Abstandshalterschicht angeordnet sein, dass diese die auf die Flüssigkristallschicht wirkende Schwerkraft aufnehmen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann die Abstandshalterschicht eine stetige Basisschicht umfassen und höckerartige Strukturerhebungen welche mit der Basisschicht verbunden sind. Die höckerartigen Strukturerhebungen können als Noppen oder Balken der Basisschicht ausgestaltet sein. Die Strukturerhebungen weisen bevorzugt einen Fußbereich auf, der direkt mit der Basisschicht verbunden ist und einen bevorzugt in horizontaler Richtung (Z-Richtung) von der Basisschicht beabstandeten Kopfbereich, der an den Fußbereich grenzt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen durch Zwischenräume voneinander beabstandet sein und die Flüssigkristallschicht kann die Zwischenräume teilweise oder vollständig ausfüllen. Alternativ oder zusätzlich können auch Löcher an der Basisschicht vorgesehen sein, zur Aufnahme der LC Schicht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen als Noppen oder als Zähne ausgestaltet sein, welche jeweils zumindest eine keilförmige Seite aufweisen. Besonders bevorzugt weist jede einzelne Strukturerhebung zwei gegenüberliegende, keilförmige Seiten auf, um einen optimalen Halt der LC Schicht zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist der Winkel zwischen zumindest einer (bevorzugt zwei) Seitenfläche einer Strukturerhebung und der Basisschicht kleiner 80°, für die optimale Positionierung der LC Schicht.
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Die Dicke der Abstandshalterschicht kann entlang einer Z-Richtung verlaufen und die Strukturerhebungen können in einer Ebene entlang einer X-Richtung und entlang einer Y-Richtung der Abstandshalterschicht angeordnet sein. Die Ebene kann orthogonal zur Z-Richtung verlaufen. Die Höhe der Strukturerhebungen verläuft bspw. in Z-Richtung. In einer besonders vorteilhaften Entwicklung sind Strukturerhebungen mit zwei unterschiedlichen Höhen vorgesehen, um eine besonders gute Fixierung zu erreichen und dabei zugleich eine optimale Darstellungsqualität der LC-Anwendung zu erreichen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen der Abstandshalterschicht fotolithografische Strukturierungen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Noppen regelmäßig entlang der Fläche der Flüssigkristallschicht angeordnet sein. Dabei können die Noppen entlang von Linien angeordnet sein, welche orthogonal zueinander sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen längsförmige Vorsprünge sein, welche parallel zueinander in Reihen angeordnet sind. Diese Vorsprünge können vorteilhaft als Zylinder ausgebildet sein oder besonders bevorzugt als Haken. Vorteilhafte Ergebnisse wurden auch mit Strukturerhebungen, welche die Form eines Kegelstumpfes aufweisen, erzielt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen punktförmige Vorsprünge sein, welche parallel zueinander an einer gemeinsamen Basis oder Basisschicht des Abstandshalters angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Maschennetz-Abstandshalter (Abstandshalterschicht) in einer zufälligen (ungeordneten) Anordnung vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann die Maschennetz-Abstandshalterschicht zusätzliche Strukturerhebungen aufweisen, welche die Flüssigkristallschicht in eine Vielzahl von Abschnitten (oder auch Kavitäten) unterteilt und voneinander isoliert, sodass diese Abschnitte getrennt voneinander angesteuert werden können.
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In einer bevorzugten Weiterbildung können die Strukturerhebungen derart entlang der Maschennetz-Abstandshalterschicht angeordnet sein, dass diese die auf die Flüssigkristallschicht wirkende Schwerkraft aufnehmen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Substrat ein Polarisator sein.
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Ein Abstandshalter für Flüssigkristallsubstrate kann eine fotolithografische Strukturierung aufweisen, welche Noppen umfasst.
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Eine Flüssigkristallanzeige kann eine erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung sein.
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Die Flüssigkristallvorrichtung kann für ein adaptives Scheibenelement verwendet werden. Das Scheibenelement kann dabei als Verbundscheibe ausgestaltet sein. Das adaptive Scheibenelement kann eine erste und eine zweite Scheibe und eine Flüssigkristallschicht umfassen sowie den erfindungsgemäßen Abstandshalter. Die Flüssigkristallschicht kann zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet sein und die Transparenz (bevorzugt im Wesentlichen im Bereich des sichtbaren Lichts) des adaptiven Scheibenelements kann durch Ansteuerung der ersten Flüssigkristallschicht über Elektroden veränderbar sein. Das adaptive Scheibenelement kann zusätzlich auch noch eine unabhängige zweite Flüssigkristallschicht umfassen, welche zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet sein kann und welche mit einem erfindungsgemäßen Abstandshalter verbunden ist. Die IR-Durchlässigkeit des adaptiven Scheibenelements kann im Wesentlichen (bevorzugt ausschließlich) durch Ansteuerung der zweiten Flüssigkristallschicht über Elektroden flexibel veränderbar sein. Die zweite Flüssigkristallschicht kann eine Guest-Host Flüssigkristallschicht mit einem IR-Farbstoff umfassen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Flüssigkristallschicht mit der Abstandhalterschicht in einzelne Segmente entlang der Fläche der Flüssigkristallvorrichtung aufgeteilt sein, welche unabhängig voneinander ansteuerbar sind, sodass selektierbare Bereiche der Flüssigkristallvorrichtung in verschiedene Zustände schaltbar sind. Vorteilhaft weist jede Flüssigkristallschicht Segmente auf, wobei der Abstand zweier benachbarter Segmente in einer Schicht < 70 µm ist. Durch diesen geringen Abstand ist es möglich, die optischen Eigenschaften der Scheibe weiter zu erhöhen. Zwischen zwei benachbarten Segmenten kann eine Lücke vorgesehen sein, welche frei bleibend ist oder von zusätzlichen Strukturerhebungen der Abstandshalterschicht ausgefüllt sind, sodass insbesondere keine Abgrenzungen zwischen den benachbarten Segmenten vorgesehen sind. Durch die Vermeidung von großen Abgrenzungen zwischen benachbarten Segmenten ist es möglich, einen sehr kleinen Abstand zwischen zwei benachbarten Segmenten zu erreichen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung können die Segmente einzeln ansteuerbare Pixel sein, welche in Reihen und Zeilen über die gesamte Fläche der Flüssigkristallvorrichtung verteilt sind. Vorteilhaft kann die Flüssigkristallschicht in Teilbereiche unterteilt sein, welche kleiner oder gleich 0,5mm * 0,5mm sind und über die gesamte Flüssigkristallvorrichtung vorgesehen sind. Die Transparenz der Flüssigkristallvorrichtung kann stufenlos variierbar sein, z. B. durch Variieren der angelegten Spannung. Die Pixel können vorteilhaft zudem mit unterschiedlichen Farben ausgestaltet sein.
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Die Flüssigkristallvorrichtung kann in eine Verbundscheibe integriert sein und als abdunkelbares Panel ausgestaltet sein, welches eine Vielzahl von einzelnen abdunkelbaren Pixeln umfasst. Die einzelnen Pixel können in einer Matrixform angeordnet sein, sodass eine Matrix von n Zeilen und n Spalten entsteht. Das abdunkelbare Panel kann zudem eine Vielzahl von Flüssigkristallschichten umfassen, sodass jeder Pixel separat durch Anlegen einer Spannung abgedunkelt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Flüssigkristallschicht an der gesamten Fläche einer Verbundscheibe vorliegen. Vorteilhaft kann die Flüssigkristallschicht in Teilbereiche unterteilt sein, welche kleiner als 1mm * 1mm sind und bspw. über die gesamte Windschutzscheibe bzw. Frontscheibe des Fahrzeugs vorgesehen sind. Die Verbundscheibe kann als Sicherheitsglas zum Einsatz als Fahrzeugscheibe ausgestaltet sein. Als Sicherheitsglas ist dabei insbesondere ein Scheibenaufbau zu verstehen, der die Anforderung gemäß der ECE Vorschriften R43: Addendum 42, Revision 3, August 2009, 2012 erfüllt. Die Schaltzeiten sind bevorzugt < 1 Sekunde und weiter bevorzugt < 0,5 Sekunden. Durch diese kurzen Schaltzeiten ist es möglich, sehr schnell die Verbundscheibe von einem Zustand der maximalen Lichtdurchlässigkeit in einen Zustand der reduzierten Lichtdurchlässigkeit zu schalten.
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Die Flüssigkristallschicht kann mit Hilfe von zwei Klebefolien oder von Klebstoffmaterial zwischen den Scheiben, welche Glasscheiben sind, angeordnet sein. Alternativ können die Scheiben auch aus lichtdurchlässigem flexiblem oder nichtflexiblem Kunststoff bestehen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Merkmale allein und in Kombination miteinander verwendet werden können, soweit sich dies insbesondere auch für den Fachmann erschließt. Insbesondere können alle in diesem Dokument beschriebenen Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dies gilt vor allem für die in den Ansprüchen dargelegten Merkmale.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen in Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
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Figurenliste
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- 1: LCD-Ausschnitt mit lithografischen Abstandshalter;
- 2: Keilförmiger Abstandshalter auf dem Substrat;
- 3: Zylinderförmiger Abstandshalter auf dem Substrat;
- 4a: Lithografischer-Abstandshalter mit regelmäßiger Punkt-Positionierung;
- 4b: Lithografischer-Abstandshalter mit zufälliger Punkt-Positionierung;
- 4c: Lithografischer-Abstandshalter mit Reihen-Positionierung;
- 5: LCD-Ausschnitt mit Maschennetz-Abstandshalter;
- 6: Maschennetz-Abstandshalter mit keilförmigen Strukturerhebungen;
- 7a: Maschennetz-Abstandshalter mit regelmäßiger Punkt-Positionierung;
- 7b: Maschennetz-Abstandshalter mit zufälliger Punkt-Positionierung;
- 7c: Maschennetz-Abstandshalter mit Reihen-Positionierung;
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgenden Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. In den Zeichnungen werden gleiche bzw. ähnliche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die Erfindung betrifft einen optimierten Abstandshalter in Flüssigkristallen (LC). Ein Abstandshalter in Flüssigkristallen wird verwendet, um den Abstand (z. B. 10 µm) zwischen den zwei Schichten, zwischen deren sich die LC-Substanz befindet, zu halten.
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Bekannte Abstandhaltertypen sind entweder separate Objekte, die durch Ablagerung von Material im Substrat (unter Verwendung von Lithographie) hergestellt werden oder ein „Maschennetz“. Diese zwei Typen sind in aktuellen LCD-Fabrikationen zu finden. Abstandshalter als separate Objekte werden extern erstellt (z. B. kleine Kugeln aus Polycarbonat) und vor der LC-Füllung in das LCD injiziert. Die lithografischen Abstandshalter werden innerhalb des Substrats erzeugt. Der Abstandhalter „Maschennetz“ wird vorgefertigt und in das LCD eingelegt, bevor die zweite Seite des Substrats geschlossen wird.
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Herkömmliche Abstandshalter (oder Spacer) in Flüssigkristallen bestehen aus möglichst gleich verteilten Kugeln zwischen den Flüssigkristall-Substraten. Eine andere Art von Abstandshaltern sind die sogenannten „lithographischen Abstandshalter“. Bei Verwendung in LCD-Monitoren sind lithographische Abstandshalter kein Problem. Bei LCD-Monitoren hat eine Seite des Substrats Leuchtdioden, und diese Seite ist nach außen hin undurchlässig. Lithographische Abstandshalter haben jedoch ein Problem, wenn sie als Intelligentes Glas (bzw. Smart-Glass) verwendet werden. Für intelligentes Glas wird der LC verwendet, um das einfallende Licht auf der anderen Seite bei Bedarf abzuschatten. Ein typisches Smart Glass ist ein sogenanntes „Ein-Pixel“ -LCD. Dies ist „ein Pixel“, da eine große volle Fläche des LCD (z. B. 300 x 300 mm) aktiviert ist. Im Gegensatz dazu haben LCD-Monitore eine große Anzahl von Pixeln und eine kleine Pixelfläche, beispielsweise ein 13,3-Zoll-Monitor mit 4 Millionen Pixeln und einer Pixelgröße von 0,11 x 0,11 mm. Da LCD-Monitore eine Pixel-Array-Verteilung aufweisen, stören die Abstandshalter den sichtbaren Teil nicht. Bei einem Intelligentes Glas befinden sich die Abstandshalter jedoch im sichtbaren Bereich. Dies bedeutet, dass es zu unerwünschten optischen Phänomenen wie Lichtbeugung oder kosmetischen Defekten wie Sichtpunkten im Glas kommen kann. Zu beachten ist, dass wir von einem „Ein-Pixel“ -LCD sprechen, wenn der LCD-Bereich groß ist (> 1 x 1 cm). Einige wenige Pixel (z. B. 16 Pixel) in Form von Segmenten sind bei „Ein-Pixel“ -LCDs üblich.
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Es wurde jedoch beobachtet, dass bei der Verwendung von Flüssigkristallen in bspw. vertikalen Fenstern das LC-Material aufgrund der Schwerkraft dazu neigt, sich zum unteren Teil des Fensters zu bewegen.
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Die vorliegende Erfindung reduziert dieses Problem durch die Verwendung einer speziellen Form der Abstandshalter. Die Form eines erfindungsgemäßen lithographischen Abstandshalters ist beispielhaft in 1 dargestellt. Vorteilhaft sind die Abstandshalter Lithographie-Spacer (SPA). Lithographie-Spacer haben den Vorteil eine feste Platzierung im LC-Bereich leichter zu ermöglichen. 1 zeigt den Ausschnitt eines LCD. Das LCD und die Abstandshalter sind in zwei Substraten PC enthalten. Die Dicke zwischen zwei Substraten ist die sogenannte Zelllücke (bzw. Cell Gap). Ein übliches Material für das Substrat ist Polycarbonat. In dem Substrat wird eine transparente kapazitive Schicht hinzugefügt. Üblicherweise wird das transparente kapazitive Material Indiumzinnoxid (bzw. ITO) durch spritzen (bzw. sputtering) zugesetzt. Es wird auch in das Substrat gerieben (bzw. rubbing), um die LC-Moleküle auszurichten. Das übliche Material für einen Abstandshalter ist ein Polymer. Die Form der SPA wird mit Hilfe von Lithographie erreicht. Aufgrund der Materialien und der Lithographie beträgt die Dicke für den SPA im Wesentlichen 2 µm bis 20 µm. In 1 hat der SPA eine Keilform. Zwischen zwei benachbarten Substraten PC ist ein Zwischenraum Z vorgesehen. In diesem Zwischenraum Z ist die Flüssigkristallschicht LC (zumindest teilweise) eingefügt und gehalten.
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Eine dreidimensionale Ansicht dieser Keilabstandshalter in einer regelmäßigen Anordnung ist in 2 gezeigt. Das LCD-Substrat ist mit SBT bezeichnet. Die Strukturerhebungen der SPA können vorteilhaft als Zylinder oder als Kegel ausgebildet sein. Eine dreidimensionale Ansicht der zylinderförmigen Abstandshalter in einer regelmäßigen Anordnung ist in 3 gezeigt.
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Die Verteilung der Abstandshalter und weitere vorteilhafte Formen der Abstandshalter sind beispielhaft in 4a - 4c dargestellt. Beispielsweise können punktförmige (i.e. zylinderförmig; kegelförmig; quaderförmig) Abstandshalter vorgehsehen sein, wie dargestellt in 4a und 4b. Diese Abstandshalter können punktförmige Strukturerhebungen E sein und können geordnet (4a) oder zufällig bzw. ungeordnet (4b) an der Fläche des Substrats PC verteilt sein. Für die geordnete Anordnung sind die Strukturerhebungen E matrixförmig (in Reihen und Spalten) angeordnet, um ein möglichst gleichmäßiges Fixieren der Flüssigkristallschicht LC zu erreichen.
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In 4c ist eine besonders vorteilhafte Konfiguration dargestellt bei der die Abstandshalter linienförmig ausgebildet sind. Die linienförmigen Abstandshalter sind somit als Längsprofile ausgestaltet und haben dabei beispielsweise einen Querschnitt wie in 1 dargestellt (siehe SPA). Die Abstandshalter sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Die LC-Substanz kann mit Hilfe zeilenförmiger Abstandshalter teilweise oder vollständig gestoppt werden. Die Abstandshalterschicht SP kann zudem Strukturerhebungen E aufweisen, welche die Flüssigkristallschicht LC in eine Vielzahl von Abschnitten oder Segmenten (Pixel) unterteilt. Die einzelnen Abschnitte können dadurch voneinander isoliert werden, sodass diese Abschnitte (Kavitäten) getrennt voneinander angesteuert werden können. Am wichtigsten ist jedoch, dass bei vollständig isolierten Kavitäten verschiedene LC-Substanzen verwendet werden können. Beispielsweise kann eine Kavität eine Guest-Host-LC mit einem Farbstoff und die andere Kavität eine Guest-Host-LC mit einem anderen Farbstoff enthalten.
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Eine andere Möglichkeit, das o.g. Problem zu lösen, ist die Verwendung eines Abstandshalters mit „Maschennetz“. Ein „Maschennetz“-Abstandshalter kann vorgefertigt und im Rahmen des Herstellungsprozesses in das LCD eingebaut werden. Der Abstandshalter „Maschennetz“ kann jedoch auch als lithographischer Abstandshalter hergestellt werden.
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Die Form eines erfindungsgemäßen „Maschennetz“-Abstandshalters ist beispielhaft in 5 dargestellt. 5 zeigt den Ausschnitt eines LCD. Das LCD und die Abstandshalter sind zwischen zwei Substraten PC enthalten. Die Abstandshalterschicht SP besteht aus zwei konzeptionellen Teilen. Ein Teil ist die Abstandshalterbasis B, die an einer Seite der LCD-Anzeige befestigt ist und über dünne Reihen Zugang zur Abstandshalterposition hat. Die Dicke dieser Abstandshalterbasis B beträgt weniger als 50% der Zelllücke (z. B. <5µm für eine Zelllücke von 10 µm). Der andere konzeptionelle Teil der Abstandshalterschicht SP ist der Abstandshalter per se, also bspw. die Strukturerhebungen E. Die Dicke dieses Teils ist mindestens 95% der Zelllücke (z. B.> 9,5µm für eine Zelllücke von 10µm). Die Form dieses Teils hat traditionell aufgrund der Lithographie eine Kastenform. Die Dicke der Abstandshalterschicht SP verläuft in 5 entlang einer Z-Richtung und die Strukturerhebungen E sind in einer Ebene entlang einer X- und Y-Richtung angeordnet. Die Höhe der Strukturerhebungen E verläuft in der Z-Richtung.
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Mit anderen Worten besteht der „Maschennetz“-Abstandshalter aus einer Abstandshalterschicht SP und weist höckerartige Erhebungen E auf, welche über bevorzugt schräge Seitenflächen mit der Basisschicht B der Abstandshalterschicht SP verbunden sind. Im Beispiel in 5 sind keilförmige Seiten SK (Seitenfläche) vorgesehen, welche mit einem Winkel kleiner 90°(bevorzugt kleiner 80°) an die vertikale Fläche der Basisschicht B grenzen. Die erfindungsgemäße Form ist jedoch nicht auf die dargestellte Form beschränkt, sondern umfasst weitere Formen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird verhindert, dass sich die Flüssigkristalle (bzw. die Flüssigkristallschicht LC) aus der gewünschten Position bewegen, bspw. nach unten entlang der Schwerkraft. Die erfindungsgemäßen Erhebungen E der Abstandshalterschicht SP ermöglichen es, die Flüssigkristallschicht LC sicher zu halten.
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Die Abstandshalterschicht SP in 5 weist eine Vielzahl von Strukturerhebungen E mit gleicher Höhe auf. Die Strukturerhebungen E sind entlang der Fläche der Abstandshalterschicht SP verteilt. Die Strukturerhebungen E können als Zylinder oder Kegel ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Kegelstumpfes als Form der Strukturerhebungen E, da hierbei eine besonders gute Fixierung der Flüssigkristallschicht LC erreicht wurde. Bevorzugt weisen die Strukturerhebungen E einen flachen Kopf auf. Vorteilhaft ist die Höhe der Strukturerhebungen E größer als die Dicke der Basisschicht B. Die Höhe der Strukturerhebungen mit der Dicke der Basisschicht ergibt zusammen die Dicke der Abstandshalterschicht SP.
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Zwischen zwei benachbarten Strukturerhebungen E ist ein Zwischenraum Z vorgesehen. In diesem Zwischenraum Z ist die Flüssigkristallschicht LC (zumindest teilweise) eingefügt und gehalten. Kräfte in X und Y Richtung können von den Strukturerhebungen E aufgenommen werden, sodass die Flüssigkristallschicht LC entsprechend gehalten wird. Zur Aufnahme der entsprechenden Kräfte sind beispielsweise die Seitenflächen der Strukturerhebungen E vorgesehen, welche im Wesentlichen entlang der Z-Richtung verlaufen.
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Eine dreidimensionale Ansicht des „Maschennetz“ -Abstandshalter ist in 6 zu sehen. Wie dargestellt, ist eine dünne Basis B vorgesehen, welche auf die Strukturerhebungen E zugreift.
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Die Verteilung der Abstandshalter und weitere Formen der Abstandshalter sind beispielhaft in 7a - 7c dargestellt. Beispielsweise können punktförmige (i.e. zylinderförmig; kegelförmig; quaderförmig) Abstandshalter vorgesehen sein, wie in 7a und 7b dargestellt. Diese punktförmigen Strukturerhebungen E können geordnet (7a) oder zufällig (7b) an der Fläche der Basisschicht B verteilt werden. Für die geordnete Anordnung sind die Strukturerhebungen E matrixförmig (in Reihen und Spalten) angeordnet, um ein möglichst gleichmäßiges Fixieren der Flüssigkristallschicht LC zu erreichen.
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In 7c ist eine besonders vorteilhafte Konfiguration dargestellt, bei der die Abstandshalter linienförmig ausgebildet sind. Die linienförmigen Abstandshalter sind somit als Längsprofile ausgestaltet und haben dabei beispielsweise einen Querschnitt, wie in 7 dargestellt. Die Abstandshalter sind bevorzugt parallel zueinander angeordnet.
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Die LC-Substanz kann mit Hilfe zeilenförmiger Abstandshalter teilweise oder vollständig gestoppt werden. Vorteilhaft sind die Abstandshalter Lithographie-Spacer. Lithographie-Spacer haben den Vorteil, eine feste Platzierung im LC-Bereich leichter zu ermöglichen.
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Die Abstandshalterschicht SP kann zudem Strukturerhebungen E aufweisen, welche die Flüssigkristallschicht LC in eine Vielzahl von Abschnitten oder Segmenten (Pixel) unterteilt. Die einzelnen Abschnitte können dadurch voneinander isoliert werden, sodass diese Abschnitte getrennt voneinander (wie getrennte Segmente) angesteuert werden können. Bei vollständig isolierten Kavitäten können verschiedene LC-Substanzen verwendet werden.
