专利名称：数据显示模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据显示和处理装置，特别涉及液晶显示器，可以用作各种用途的显示技术装置。
已知带有作为电源的太阳能电池组的数据显示模块[2]。带有电化学电源装置的主要缺点是电源的寿命是有限的，不更换就不能工作。将光能转化成电能的电源装置的缺点是在数据显示装置的补充面积上分布着光电池，这样在使用大面积液晶显示器时会产生不便，因为这实际增加了工作时的长度尺寸，装置面积，与装置面积增加有关的材料的质量和消耗量，电池元件的保护和结构的机械加强。装置的尺寸和数量的增加使其偶然的机械损坏的可能性变大。除此之外，在弱的照明度下，显示器和装置的功能的统一变得不可能。两种类型的电源的组合使用能够解决延长电化学电源寿命的问题，例如，通过光电池的帮助给它充电。这种结构同时能够在弱的照明度条件下使用。但是，带有光电池的数据显示装置有一个本质上的缺点它有很大的长度尺寸和质量，同时与没有光电池的装置相比材料的消耗量很大。
技术成果达到在数据显示模块中包括液晶显示器，该液晶显示器由带有电极和极化器的两个平面平行的极板组成，两个极板之间分布着液晶和电源元件，由至少一个太阳能电池代表的电源元件是电连接到显示器上，该太阳能电池位于或形成在显示器后极板上，因此位于电源元件光接收面的显示器元件，至少部分是由透光材料制成。
根据本发明的披露在布置模块元件时，一部分光能可能被显示器结构吸收，这同样降低了光能转化的效率和电源元件的效率。但是这种降低可以通过增加太阳能电池组的面积部分或者完全补偿。此外，利用这种与电化学电源组合的模块可以通过充电来延长电化学电源的寿命。同时保证防止显示器背面潮湿和受其它影响。
电源可以用组成太阳能电池组的几个太阳能电池制成。太阳能电池的数量由模块的用途和单个元件的功率消耗和效率来决定。太阳能电池可以这样被布置和固定在显示器的后极板上，它的接收光的表面位于显示器后极板的外表面，因此显示器元件，包括其后极板，是用透光材料制成。后极板的极化层可以位于极板内表面方向，或者外表面方向。为加固太阳能电池可利用任何不影响模块元件完整性的透光胶粘剂。
依上述方法安置电源时，可以使显示器的后极板变薄，在形成电源元件的位置形成薄膜，或者使后极板的范围远离形成放入电源的框架。
太阳能电池可以形成并固定在显示器后极板的内表面。制造太阳能电池可以在制造显示器的过程中实现，这样，显示器的后极板将作为太阳能电池的衬底。该显示器将是反射型的显示器，后极板的极化层将位于其内表面方向。
显示器的后极板可以用单晶硅或者多晶硅或者非晶态硅，或者玻璃，或者拉芙桑(苏联产涤伦)制成，可以是这样的构造，在其表面层形成太阳能电池，因此显示器将是反射型显示器，至少，在其后极板内表面的一部分上布置半透明材料制成的反射层。
显示器的前极板可以用任何一种透光材料制成，例如塑料。
模块可以附加地含有触屏和/或数字图标。因此，至少，显示器的前极板的一部分可以同时是触屏和/或数字图标的极板。
已知利用独立作用并被统一在一个具有液晶显示器的单一模块中(带有相同的前极板)的触屏和/或数字图标形式的装置，这能通过保证显示器显示的数据的输入和处理扩大显示器的可能工作功能。在这种情况下，显示器不仅是显示数据工具，而且是用户反馈可视化的工具[3]。但是，暂时还不可知在统一的面积上和/或在统一的体积内的利用电源元件，液晶显示器和触屏。本发明可有利于研究者解决数据显示装置参数的设计和最优化问题。
触屏的电极系统可以在布置显示器电极的平面上放置，这能够与它的制作过程结合起来。
至少在一个显示器的极板内表面可以形成这样的构造，构造的参数值由保证液晶分子定向和/或在腔体内均匀分布来决定。
在其上形成太阳能电池的极板的构造，可以具有根据太阳能电池的工作条件而选择的参数值。
显示器极板的固定可以制成可拆卸的。
模块可以是电子卡的元件。因此，至少显示器的一个极板同时是电子卡的极板。
至少一个极化器可以制成分子定向层形式，有利于形成二色性染色剂分子A(SO3M)n的晶体的感胶粒子液晶相。这里M-阳离子，A-色原体，n-整数。
图1所示为具有反射型液晶显示器的数据显示模块，以及在该显示器后极板的内表面上形成的太阳能电池组。
图2所示为具有液晶显示器的数据显示模块，以及固定(粘贴)在该显示器后极板的外表面上的太阳能电池组。
图3所示为具有液晶显示器和太阳能电池组，在该显示器前极板上形成的触屏的数据显示模块。
优选实施例的描述如图1所示的数据显示模块包括液晶显示器，液晶显示器由极板1和2组成。极板1可以用任何一种透光材料制成。这种情况下，极板2可以是固定薄膜或者厚膜太阳能电池组或者太阳能电池。同时极板2可以是用于形成薄膜或者厚膜太阳能电池或太阳能电池组3的衬底。在这种情况下，极板2可以用单晶硅制成，在极板表面上按照标准工艺形成太阳能电池，或者用其他材料，在材料表面上用任何已知方法涂上单晶硅膜，多晶硅膜或者非晶态硅膜并在膜上按照标准工艺形成太阳能电池。连接元件和接点在图中没有显示。相互连接和接点是这样形成的，为了保证电源和液晶显示器的电接触。为了它们的形成可以同样利用标准工艺。
向列液晶层10的极板1和2的内表面，涂上可以制成有源矩阵形式的光学透光电极4和5，透明电极上面涂上透光聚合物或其它材料制成的绝缘膜6和7，它可以平整起伏并使整个表面具有同种性质。这个膜的表面可以通过擦掉或其它方式变成有方向性的各向异性，为了保证极化层8和9分子最好的定向，极化层被涂在这个膜上并且极化层的轴在极板1和2上被互相垂直的定向。因此极化层对于向列液晶分子来说本身就是定向器。同样可以形成半透明反射体，如果用导电材料制成，它可以同时完成显示器后极板电极功能。太阳能电池的接收光表面可以完成反射体功能，在其中可以形成相应构造。
在另一个实施例中，极板1和2的表面上涂上被绝缘膜6和7保护的极化层8和9，然后可以布置透明电极4和5。电极表面可以涂上向列液晶定向膜。在这个布置元件的方案中保证极化层所要求的平面水平以及它与液晶层的绝缘，这保证了极化层中含有的其它物质的离子或分子不进入其中。
在任何情况下，除了后极板显示器的所有元件都应该用透光材料制成，为了尽可能好的保护太阳能电池的工作效率。同样指定元件只可以占据显示器极板表面的一部分，将另一部分留给太阳电池组。为了保证液晶层指定的厚度在显示器的这个部分可以形成隔板(图上没有显示)。在这种情况下在光线落到太阳能电池的路径上将仅仅布置着一部分显示器元件，例如，只有极板1和液晶层，或者极板1，液晶层和极化层，同时，电极和绝缘层和反射层将这样布置在显示器的另一部分。
图2所示为具有液晶显示器和太阳能电池组3的数据显示模块，电池组接收光表面被透明胶水贴在显示器极板2的外表面。在这种情况下极化层8和9可以在极板1和2的内方向上形成，也可以在外方向上形成。而电极，绝缘层，极化层可以同样占据仅仅一部分液晶显示器，即，它的工作区域。在它的另一部分在光线落到太阳能电池表面上的路径中将只布置着显示器极板和液晶层。太阳能电池或电池组可以沿极板整个表面布置，或者只布置在局部没有显示器元件的地方。在这个实施例中，极板2同样应该用透光材料制成。就像已经被提及的，可以使固定在电源元件的位置的显示器后极板变薄，或者甚至形成镶入电源的窗户(或者，相应的，边框)。
图3所示为具有液晶显示器和太阳能电池组3，带有在模块里形成的触屏和/或数字图标11的数据显示模块，触屏和/或数字图标11可以彼此独立活动。因此，至少一部分，可能是整个显示器前面极板同时可以是触屏和/或数字图标11的前极板。在这个实施例中，模块的可能功能被很大的增加了，因为通过保证模块工作过程中必要数据的直接输入，可以实现与用户的反馈。在同时利用显示器后极板作为电源元件/太阳能电池组的衬底时达到最大程度的集成模块元件和最大程度的节约材料，同样很大可能保证模块制作过程的最优化。
通过带太阳能电池组和触屏的反射型液晶显示器的实施例可以看到所述发明的实现方案。
为得到数据显示模块利用两个用塑料，例如，带有屏障涂层的拉芙桑(苏联产涤伦)制成的极板。屏障涂层可以用SiO2，TiO2，Al2O3或者用其它不透过水分子的透明材料制成。它被用来保护孔的内部以免水通过衬底材料从大气中渗滤。在前极板1，在屏障衬底中形成透明电极。在后极板2在这样的屏障衬底中形成非晶态还原硅层，其中形成p-n结和为形成太阳能电池或者太阳能电池组的相应的接触。在极板2的表面形成为保证反射效应的构造，该构造可同时作为电极元件。在构造上面涂上绝缘层，保证极化器分子更完全的定向。在两个极板表面涂上极化器，极化器是以分子定向层形式制成，有助于形成二色性染色剂A(SO3M)n，分子晶体的感胶粒子液晶相。这里M-阳离子，A-色原体，n-整数。
这组材料具有自己很高的参数，包括很高的热稳定性，耐光性，很高的偏光特性等等。同样的指定材料不要求专门的预先定向处理并在上面形成极化层的表面[4]。
在每一个极化层中形成相应极化器的用二氧化铟和二氧化锡的混合物制成的透明电极，绝缘膜，而带有已形成元件的极板之间的腔中注满液晶。在显示器的前极板的一部分形成数字图标，为了借助专门笔尖输入数据。在太阳能电池组的接点和液晶显示器电极之间完成相互连接，保证显示器与电源之间的电接触。同样相应的连接在模块电极和数字图标电极之间制成为了它们协同工作。因此数字图标的电极就在那个腔中制成，还有显示器电极，这样最优化了模块制作工艺。相应的，极板1和极板2的厚度是0.1-1.0毫米，极化层形成系列厚度1微米，用非晶态硅制成的极板2的表面层系列厚度是1000埃，p-n结为了太阳能电池用离子植入法形成。液晶占据的区域，具有系列厚度1-20微米。绝缘层用SiO2制成，具有系列厚度100-1000埃。
所述数据显示模块的实施例没有列尽发明所包含的所有各种方案。
模块的工作原则可以用以下方式描述。模块可以是独立元件，也可以是任何应用数据显示和输入元件的装置。显示器的工作方式可以依赖于解决的问题而不同。这可以使用户监督显示器上显示的记忆装置中存储的资料，或者更新现存的资料，例如，数据输入的触屏的资料。因此太阳能电池或太阳能电池组形式的电源，在有电化学电源时可以供应电保证显示器，以及触屏和图板的工作。
以下是在向列液晶转动90°基础上的带有反射型液晶显示器的模块工作原理。非极化光束落到第一个极板方向的指示器上。通过极板1和透明电极4后，在通过极化层8时光被极化。如果电极上没有电压，极化光通过液晶层，将自己的极化面转90°，无衰减的通过第二个极化层9和透明电极5，从极板2上反射通过上述元件返回。因此电极区域看起来是明亮的。电极上有电压时，在电场的影响下，向列液晶旋转形式将变成同回归取向的，这时向列液晶光轴将定向为垂直极板1和2的平面，它将不再旋转通过它的光的极化面。因此，在光通过向列液晶层时，被极化器8决定的光的极化面的方向将不会改变，并且从向列液晶出来，将是垂直于第二个极化器9的极化方向。这将导致光线被后一个极化器吸收，相关区域看起来是暗的。而在显示器没有电极的区域总是保持向列液晶旋转形式，这些区域看起来总是亮的。一部分光束，达到反射器后，从反射器上部分反射，形成显示器的明亮相，而一部分进入p-n结被吸收形成活泼带电体，带电体在结上分布着并在显示器电路中产生电场，供应电子数据显示模块元件和/或给化学电源元件充电。
从文中描述可知，在本发明权利要求的所有必要特征的范围内，都明确地保证了特定技术成果的实现。
参考文献1.US 5528398 A，1996；2.WO 94/00895 A1，1994；3.EP 0421025 A1，1991；4.US 5739296 A，1998。
权利要求
1.一种数据显示模块，包括带有电极和极化器的两个平面平行的极板的液晶显示器，其中，极板的装配形成腔，腔中注满液晶，以及由电连接至所述显示器的至少一个太阳能电池代表的电源元件，其中，所述太阳能电池位于或形成在至少显示器后极板的一部分上，具有在电源元件接收光表面方向布置的显示器元件，并且至少部分由透光材料制成。
2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述电源元件是用形成太阳能电池组的太阳能电池制成。
3.根据权利要求1或者2所述的模块，其中，所述电源元件附加地还包括电化学元件。
4.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，所述太阳能电池这样被布置或附着在所述显示器的所述后极板上，其接收光的表面位于所述显示器的所述后极板的所述外表面方向，所述显示器元件，包括其后极板，是用透光材料制成，同时所述显示器的所述后极板上的所述极化层位于所述极板内表面方向，或者是所述极板外表面方向。
5.根据权利要求1，或者2，或者3，所述的模块，其中，所述太阳能电池被形成或被附着在所述显示器所述后极板的所述内表面上。
6.根据权利要求5所述的模块，其中，在制作过程中，所述太阳能电池这样在所述显示器的所述后极板的所述内表面形成，所述显示器的所述后极板是所述太阳能电池的衬底，所述显示器是反射型显示器，以及所述后极板的所述极化层布置在其内表面上。
7.根据权利要求6所述的模块，其中，所述显示器的所述后极板是用单晶硅或者多晶硅或者非晶态硅，或者玻璃制成，或者是这样的结构，在所述表面层形成所述太阳能电池，同时所述显示器是反射型显示器，其中，至少在所述显示器的所述后极板的所述内表面的一部分布置半透明材料制成的反射层，或者由所述太阳能电池的所述接收光表面完成所述层的功能。
8.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，所述显示器的前极板是用聚合物材料制成，例如，塑料。
9.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，所述显示器附加地包括触屏和/或数字图标，至少所述显示器的所述前极板的一部分同时是触屏和/或数字图标的极板。
10.根据权利要求9所述的模块，其中，所述触屏的电极系统是在所述显示器电极分布平面上形成的。
11.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，在至少一个所述显示器极板的内表面形成一种构造。
12.根据权利要求10所述的模块，其中，在上面形成所述太阳能电池的所述极板的构造具有根据所述太阳能电池工作条件选择的参数值。
13.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，至少一个所述极化器被布置在一个所述显示器极板的所述内表面上。
14.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，至少一个所述极化器是以分子定向层形式制成有助于形成二色性染色剂A(SO3M)n，分子的晶体的感胶粒子液晶相，其中M-阳离子，A-色原体，n-整数。
15.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，所述显示器极板的固定是可拆卸的。
16.根据以上权利要求中的任何一项所述的模块，其中，所述模块是电子卡的元件。
17.根据权利要求16所述的模块，其中，至少一个所述显示器的极板是电子卡的极板。
全文摘要
本发明涉及一种数据显示和处理装置,特别是涉及液晶显示器,并且可以用作显示技术装置。数据显示模块包括液晶显示器,该液晶显示器由带有电极和极化器的两个平面平行的极板组成,两个极板之间分布着液晶和供应电池,供应电池是电连接到显示器上。供应电池,至少一个太阳能电池或太阳能电池组,该供应电池位于或形成在显示器极板的后面上,因此放置在电池光接收表面上的显示器元件,至少部分是由透光材料制成。触屏和/或数字图标可以在显示器前面的极板上形成。
文档编号G09F9/00GK1377494SQ00813779
公开日2002年10月30日 申请日期2000年7月17日 优先权日1999年8月4日
发明者帕维尔·伊万诺维奇·拉扎列夫, 尤里·阿列克桑德洛维奇·博布罗夫, 维克托·瓦西里耶维奇·纳扎罗夫 申请人:奥普逖娃公司