CH647876A5 - Verfahren zum herstellen von fluessigkristall-anzeigeeinheiten und nach diesem verfahren hergestellte fluessigkristall-anzeigeeinheiten. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 11. 30 Grundsätzlich sind Flüssigkristallzusammensetzungen Materialien, die reversible optische Eigenschaften zeigen, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Normalerweise sind diese Zusammensetzungen für Licht durchlässig, wenn sie jedoch einem elektrischen Feld ausgesetzt sind, 35 streuen sie eintretendes Licht. Dieses Verhalten von Flüssigkristallen ist in der Literatur eingehend beschrieben, deshalb wird an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen. Es ist weiter allgemein bekannt, dass gewisse Flüssigkristallzusammensetzungen sowohl auf Gleichspannungs- als auch auf 40 Wechselspannungserregung ansprechen.

Es ist bekannt, dass Flüssigkristallanzeigeeinheiten auf wenigstens zwei Arten betrieben werden können, nämlich die reflektierende oder die durchscheinende Betriebsart. Die Anzeigeeinheiten, die Gegenstand der Erfindung sind, eignen « sich für beide Betriebsarten. Eine Flüssigkristallanzeigeeinheit, die mit Reflexion arbeitet, umfasst eine durchsichtige Elektrode, die von einer zweiten durchsichtigen Elektrode auf Abstand angeordnet ist, wobei der Raum zwischen den beiden Elektroden mit einer Flüssigkristallzusammensetzung so aufgefüllt ist. Wenn eine elektrische Spannung an diese Elektroden angelegt wird, so wird die Flüssigkristallzusammensetzung einem elektrischen Feld ausgesetzt, was bewirkt, dass die Zusammensetzung ihre optischen Eigenschaften ändert. Dies bewirkt, dass der Kontrast in der durch die reflektierende 55 Elektrode gebildeten Betrachtungsebene im Bereich der Nachbarschaft der Flüssigkristallzusammensetzung, welcher Bereich dem elektrischen Feld ausgesetzt ist, ändert. Durch Formen wenigstens einer der Elektroden entsprechend dem anzuzeigenden Muster oder einem Teil des anzuzeigenden co Musters kann eine gewünschte Anzeige erreicht werden.

Eine Flüssigkristallanzeigeeinheit, die mit der durchscheinenden Betriebsart arbeitet, enthält zwei durchsichtige Elektroden, zwischen denen sich eine Flüssigkristallzusammensetzung befindet. Hinter der Flüssigkristallanzeigeeinheit ist eine 65 Lichtquelle angeordnet und selektive Bereiche der Flüssigkristallzusammensetzung werden durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden dem Einfluss eines elektrischen Feldes ausgesetzt. Das elektrische Feld bewirkt,

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dass die Flüssigkristallzusammensetzung das Licht streut. stelltes Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallanzeigeein-

Durch Formen wenigstens einer der Elektroden entsprechend heit in auseinander gezogener schaubildlicher Darstellung,

dem anzuzeigenden Muster kann eine gewünschte Anzeige er- Fig. 2 die Seitenansicht der Anzeigeeinheit gemäss der reicht werden. Fig. 1, wobei die Dicken der Teile übertrieben gross darge-

Da, wie oben beschrieben, das angezeigte Muster durch 5 stellt sind,

die Formgebung einer oder mehrerer Elektroden bestimmt Fig. 3 die schematische Darstellung der Verfahrensschrit-

ist, kann eine Flüssigkristallanzeige für jeden Verwendungs- te zum Herstellen eines mit einem leitenden Muster versehe-

zweck angepasst werden. Typische Anzeigeeinheiten enthal- nen Filmstreifens,

ten die bekannte Siebensegmentanordnung, die zum Anzei- Fig. 4 die Draufsicht auf ein Teilstück eines im Verfahren gen der Ziffern 0 bis 9 verwendet werden, oder eine Punkt- io bevorzugten verwendeten Filmstreifens,

anordnung, wobei das anzuzeigende Muster durch eine An- Fig. 5 die schematische Darstellung der in der Fig. 3 ge-

zahl selektiv ausgewählter Punkte angezeigt wird. Die Punkt- zeigten anschliessenden Verfahrensschritte zum Herstellen anzeigevorrichtung kann eine Flüssigkristallzusammenset- von einzelnen Anzeigeeinheiten, die in den Fig. 1 und 2 darge-

zung einschliessende Elektroden aufweisen, die eine Vielzahl stellt sind,

von dicht beieinander liegenden, isolierten Leiter aufweisen, 15 Fig. 6 ein weiteres nach dem erfindungsgemässen Verfah-wobei die Leiter der einen Elektrode senkrecht zu Leitern der ren hergestelltes Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallan-anderen Elektrode verlaufen. Ein Punkt wird sichtbar ge- zeigeeinheit in auseinander gezogener schaubildlicher Darmacht, indem an jeder Elektrode etwa die Hälfte der zum Be- Stellung,

wirken einer Steuerung des Lichtes durch die Flüssigkristall- Fig. 7A die Seitenansicht der in der Fig. 6 dargestellten

Zusammensetzung notwendige Spannung angelegt wird. Ein 20 Flüssigkristallanzeigeeinheit, wobei die Dicken übertrieben

Punkt erscheint an der Stelle, an der sich zwei Leiter der Elek- gross dargestellt sind,

troden kreuzen. Fig. 7B einen Schnitt durch die Flüssigkristallanzeigeeinheit gemäss der Fig. 7A,

Zur Herstellung der bekannten Flüssigkristallanzeigeein- Fig. 8 die schematische Darstellung der an die in der Fig. heiten werden mit einem Elektrodenmuster versehene Glas- 25 3 gezeigten anschliessenden Verfahrensschritte zum Erhalten platten verwendet. Zwischen zwei vorfabrizierte Glasplatten der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Flüssigkristallanzeigewird ein Flüssigkristallmaterial (z.B. ein verdrilltes neumati- einheit,

sches Flüssigkristallmaterial) eingegeben und eine Dichtung Fig. 9A und 9B die schematische Darstellung von Verfah-

wird dann um das Flüssigkristallmaterial gelegt um dieses rensschritten zum Herstellen von anderen LCD-Anzeigeein-

zwischen den vorfabrizierten Glasplatten gefangen zu halten. 30 heiten und

Die Vorfabrikation der Glasplatten umfasst ein photolitogra- Fig. 10 und 11 die schematische Darstellung von alternati-

phisches Verfahren mit selektivem Ätzen eines leitenden ven Verfahrensschritten zum Füllen und Abdichten der Flüs-

Überzuges der Glasplatte und das Aufbringen einer Ausrich- sigkristallanzeigeeinheiten.

tungsschicht in der zum Ermöglichen einer Flüssigkristallan- Die Fig. 1 zeigt die auseinandergezogene schaubildliche zeige notwendigen Orientierung. Eine zweite mit einer leiten- 35 Darstellung einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren den Schicht versehene Glasplatte wird auf ähnliche Weise be- hergestellten Flüssigkeitsanzeigeeinheit. Sie umfasst, wie bes-arbeitet, jedoch mit einem unterschiedlichen Elektrodenmu- ser aus der Fig. 2 ersichtlich, mehrere sandwichartig und par-ster versehen und die Orientierung der Ausrichtungsschicht allei übereinander angeordnete Schichten und zwar von oben steht quer zur Richtung der Ausrichtungsschicht auf der er- nach unten einen Polarisationsfilmstreifen 10, einen oberen sten Glasplatte. Die erste und zweite Glasplatte werden zuein- 40 Elektrodenfilm 20, einen Distanzrahmen 30, einen unteren ander ausgerichtet, dass sie sich gegenüberliegen und einander Elektrodenfilmstreifen 40 und einen polarisierten teildurch-berühren. Danach wird das Flüssigkristallmaterial zwischen lässigen und teilreflektierenden Filmstreifen 50, nachstehend die Glasplatten eingeführt und eine Dichtung wird ebenfalls Transreflektor genannt. Ein Flüssigkristallmaterial ist in dem zwischen die Glasplatten eingesetzt, um das Flüssigkristall- durch den Distanzrahmen definierten Raum eingeschlossen, material einzuschliessen. Schliesslich werden Polarisatoren 45 Der obere und untere Elektrodenfilmstreifen sind mit Segauf der Aussenseite der Glasplatten ausgerichtet und daran menten, die dem gewünschten Anzeigemuster entsprechen, befestigt. Der bekannten Herstellung von Flüssigkristallan- bemustert.

Zeigeeinheiten haftet der Nachteil an, dass diese Herstellung Die Fig. 2 zeigt die Seitenansicht der Flüssigkristallanzei-

sich nicht automatisieren lässt, und deshalb zum Durchfüh- geeinheit nach der Fig. 1, mit den Einzelteilen einer bevorzug-

ren aller kritischen Verfahrensstufen auf teuere menschliche 50 ten Ausführungsform. Typische Abmessungen einer dreiein-

Handarbeit angewiesen ist. Zusätzlich ist durch das photoli- halb Digit-Anzeigeeinheit für Uhren sind: Länge 21,6 mm,

tographische Ätzen das Auflösungsvermögen durch die Gros- Breite 14 mm und Dicke 0,5 mm ohne die Polarisatoren. Die se der Anzeige auf dem Glas begrenzt. typischen Dicken für den Polarisator 10 und den polarisierten

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Herstel- Transreflektor 50 sind 0,2 mm, für den oberen Elektrodenfilm len von Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten anzugeben, mit wel- ss 20 und den unteren Elektrodenfilm 40,18 mm und für den chem die Herstellungskosten durch Automatisierung der Her- Distanzrahmen 3010 (im.

Stellung gesenkt werden können, und wobei unbearbeitetes Mit Bezug auf die Fig. 3 ist nachstehend die Herstellung Rohmaterial automatisch zugeführt und zu Anzeigeeinheiten der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen beverarbeitet wird. schrieben. Von einer Vorratsrolle 100 wird ein Filmstreifen

Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die im kenn- 60 101 abgewickelt und dem automatisierten LCD-Filmherstel-

zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merk- lungssystem zugeführt. Der Filmstreifen 101 ist durchsichtig,

male gekennzeichnet. Optisch klare Filmstreifen aus «Mylar» (Polyäthylentereph-

Die mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten thalat), Polyäthylen, Triphthalat, Polycarbonat, Polyvinyl-

Flüssigkristallanzeigeeinheiten sind durch die im kennzeich- chlorid, Zellulose oder Triazetat können für diesen Zweck nenden Teil des Patentanspruches 11 gekennzeichnet. es verwendet werden. Jedes dieser Filmmaterialien hat seine

Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Vor- und Nachteile und es muss zwischen den Produktions-

Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen kosten und der Verarbeitbarkeit ein Kompromiss gefunden

Fig. 1 ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren herge- werden. Idealerweise sollte der Filmstreifen wie solcher aus

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Zelluloseazetat-butyrat (CAB), isotropisch sein. Jedoch ist Photoresist, die dem Elektrodenmuster entsprechen, che-

dieses Material chemisch unstabil und wird durch die meisten misch aktiviert und gehärtet (bei positivem Photoresist), so organischen Lösungen, Säuren und Laugen angegriffen. Es dass diese Bereiche für eine Ätzlösimg, die im nachfolgenden ist aber ratsam, solche CAB-Filmstreifen zu verwenden, wenn Verfahrensschritt verwendet wird, undurchlässig sind. Der sie mit chemisch inerten und elektrisch isolierenden Überzü- s Streifenverbund 104 mit dem teilweise gehärteten Photoresist gen versehen sind. Im allgemeinen kann die Dicke des ver- wird danach einer den leitenden Überzug ätzenden und den wendeten Filmstreifens von 0,025 mm bis 1,27 mm variieren. Photoresist entferndenden Station 140 zugeführt. In der Sta-

Unter Berücksichtigung der Materialverarbeitbarkeit und der tion 140 wird der nicht gehärtete Teil des Photoresist vom

Kosten scheint das Optimum bei einer Dicke von 1 mm bis Streifenverbund 104 mit Hilfe eines chemischen Ätzmittels

0,25 mm zu liegen. Die Transparenz von typischen Filmstrei- io unter Kontrolle entfernt, so dass der nicht mehr bedeckte Teil fen ist grösser als 90%. Es können aber Filmstreifen mit weni- des leitenden Überzuges entfernt wird. Das Wegätzen des lei-

ger Transparenz verwendet werden. Der Filmstreifen 101 ist tenden Überzuges kann bei Raumtemperatur mittels eines mit einem durchsichtigen leitenden Überzug versehen. Der Stannates in 50% HCl innert 10 bis 20 Sekunden erfolgen. In

Überzug, beispielsweise aus Indiumoxid, Kadmiumstannate den meisten Fällen und in Abhängigkeit der Art des verwen-

oder vorzugsweise aus mit Zinnoxid dotiertem Indiumoxid, is deten Filmstreifens 101 kann durch das Ätzen ein Muster mit ist zum Steuern des Neigungswinkels der Moleküle im Flüs- bevorzugter Orientierung entstehen. Der die Station 140 ver-

sigkristall auf den Filmstreifen aufgesprüht oder aufge- lassende Streifenverbund 105 weist das gewünschte aus dem dampft. Es ist sehr wichtig, dass der Filmstreifen der beim leitenden Überzug gebildete Muster auf dem durchsichtigen

Aufdampfen auftretenden Hitze widersteht und nicht irgend Filmstreifen 101 auf. Der Streifenverbund 105 gelangt danach ein Material ausscheidet und Aufdampf- oder Sprühsystem 20 durch eine Filmaufwalzstation 150. In dieser Station wird mit verunreinigt. Der Überzug hat typischerweise eine Dicke von Hilfe von einem von mehreren möglichen Verfahren ein Film

40 um und einen spezifischen Flächenwiderstand von etwa auf den Streifenverbund 105 aufgewalzt und gleichzeitig als

500 Ohm/Flächeneinheit. Die Dicke des Überzuges beein- Ausrichtungsschicht zum Ausrichten der Moleküle des Flüs-

flusst die Transparenz des überzogenen Filmstreifens und es sigkristalles in einer homogenen oder homotropischen Rich-

muss eine Optimierung zwischen der notwendigen Transpa- 25 tung ausgebildet. Viele Arten von Materialien können für die-

renz und des Widerstandes gemacht werden. Die Breite der sen Zweck verwendet werden, z.B. ein Polymerfilm, d.h. Poly-

Vorratsrolle 100 für den Filmstreifen 101 beträgt 304 mm bis vinylalkohol, der mit dem automatisierten Filmauftragsver-

915 mm. Zum Erleichtern der Behandlung des Filmstreifens fahren verträglich ist. Der daraus resultierende Streifenver-

101 und auch zum Ermöglichen der Verwendung von norma- bund 106 wird von der Filmaufwalzstation 150 zu einer Sta-lisierten Herstellungs- und Verarbeitungsausrüstungen, ist die 30 tion 160 geführt, in welcher die Ausrichtungsschicht gehärtet Breite des aufgerollten Filmstreifens, vorzugsweise 35 mm und fixiert wird. Der Aushärteprozess wird mit einer Wärmeoder 70 mm. In diesem Fall können auf dem Markt erhält- quelle wie Infrarot- oder thermische Heizung ausgeführt. Ein liehe Schneidmaschinen und Stanzvorrichtungen zum Bear- ausgehärteter Streifenverbund 107 wird dann von der Station beiten des Filmstreifens 101 mittels einer automatisierten 160 zur Station 170 geführt, in welcher eine Reibbürste oder Fliessbandanordnung (beispielsweise die in den Fig. 3,4 oder 35 andere in einer einzigen Richtung arbeitende Reibverfahren 5 gezeigten Anordnungen) verwendet werden. Die Fig. 4 zeigt zum physikalischen Ausrichten der Moleküle in dem ausge-einen Teil eines geschnittenen und perforierten Filmstreifens härteten Polymer verwendet wird. Auf diese Weise wird die 500. Perforationslöcher 501 sind zum Führen des Filmstrei- Ausrichtungsschicht des Streifenverbundes 108 erhalten. Alfens durch die Anordnungen hindurch vorgesehen. ternativ dazu können Ablagerungen von Si02 zum Bilden ei-

Gemäss der Fig. 3 wird ein Filmstreifen 111 von einer 40 ner orientierten Ausrichtungsschicht ohne Reiben verwendet

Vorratsrolle 110 abgewickelt und der automatisierten Anord- werden.

nung zum Anlegen an den Filmstreifen 101 zugeführt. Der Gemäss der Fig. 5 wird der Streifenverbund 108 einer Kle-Filmstreifen 111 ist ein Photoresist-Material in Streifenform, bestation 175 zugeführt, in welcher eine mit Klebstoff verse-aber es sind auch andere Verfahren zum Auftragen eines Pho- hene Anordnung von Dichtungsringen auf den Streifenver-toresist-Materials auf den Filmstreifen 101 möglich. Die 45 bund 108 aufgebracht wird. Vorgeformte Laminate, ther-Wahl des Photoresist-Materials ist abhängig von der ge- moplastische Dichtungsringe oder andere Arten von Klebwünschten Auflösung der Mustergeometrie der zu bildenden stoff oder Epoxyharz können zum Bilden der mit Klebstoff leitenden Elektroden und der chemischen Indifferenz des ver- versehenen Anordnungen verwendet werden. Gemäss einem wendeten Filmstreifens 101. Es kann entweder ein positiver bevorzugten Verfahrensschritt kann die Dichtungsanordnung oder negativer Photoresist verwendet werden. Der Photoresist so mittels dem Siebdruckverfahren aus dem Streifenverbund 108 111 kann Indiumoxid, Kadmiumstannat oder «Dupont Ri- aufgebracht werden. Es kann aber irgend ein anderes Verfah-ston» enthalten. Der Photoresiststreifen 111 wird so an den ren zum Bilden der Dichtungsanordnung auf dem Streifen-Filmstreifen 101 herangeführt, dass der Photoresiststreifen verbünd 108 verwendet werden, wenn es sich zum Ausführen 111 auf den leitenden Überzug des Filmstreifens 101 zu liegen des automatisierten Abdichtungsvorganges eignet. Ein Strei-kommt und den Filmstreifen 101 gleichmässig bedeckt. Der 55 fenverbund 109, der die Station 175 verlässt, wird mit einem resultierende Streifenverbund 102 wird danach, beispielsweise zweiten Streifenverbund 200 zusammengefügt, wobei der un-durch nicht dargestellte Transportrollen mit in die Perforatio- tere Streifenverbund ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist. nen 501 eingreifenden Fingern (siehe Fig. 4), einer Musterbe- Der Streifenverbund 200 wurde in ähnlicher Weise wie der lichtungsstation 120 zugeführt. Die Belichtungsstation 120 Streifenverbund 108 mit einem leitenden Überzug versehen, wird zum Belichten des sie durchlaufenden Streifenverbundes 60 geätzt und mit einer Ausrichtungsschicht versehen, jedoch mit

102 periodisch ausgelöst, so dass ein gemustertes Lichtener- einem zum Muster des Streifenverbundes 108 komplementä-giefeld den auf dem Streifenverbund 102 befindlichen Photo- ren Muster versehen, wobei die Richtung der Ausrichtungs-resist 111 exponiert. Das von der Belichtungsstation ausge- Schicht quer zur Richtung der Ausrichtungsschicht des Strei-sendete Lichtmuster entspricht dem gewünschten Muster, das fenverbundes 108 verläuft, wenn die beiden Streifenverbunde aus dem leitenden Überzug des Filmstreifens 101 gebildet 65 so aneinandergefügt wurden, dass die Elektrodenmuster der werden soll. Der exponierte Streifenverbund 103 wird danach beiden Streifenverbunde einander gegenüberliegen. Die Strei-durch eine den Photoresist entwickelnde Station 130 geführt. fenverbunde 109 und 200 werden so zusammengefügt, dass In der Entwicklerstation 130 werden die Bereiche auf den ihre Elektrodenmuster zusammen ein Elektrodenmusterpaar

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bilden. Nach dem Aneinanderfügen des Streifenverbundes typische Dicke des oberen Polarisatorfilmes 10 und des unte-

109 mit dem Streifenverbund 200 werden diese zusammen ei- ren Polarisatorfilms 30 beträgt 0,25 mm und der Distanzrah-

ner Station 215 zugeführt, in welcher die Streifenverbunde men 30 weist eine Dicke von 10 |xm auf. Am unteren Polarisa-

109 und 200 zu einem kombinierten Streifenverbund 110 ver- torfilm 30 kann ein Transreflektor befestigt werden, um eine einigt werden. Der kombinierte Streifenverbund 110 gelangt 5 reflektierende Betriebsart zu gestatten.

zu einer Station 220, in welcher ein Flüssigkristallmaterial zu- Die Fig. 7B zeigt, dass der obere kombinierte Film 60 ei-sammen mit faserförmigen Abstandhaltern zwischen den obe- nen ersten Polarisatorfilm 1, dessen obere und untere Seite ren und unteren Streifenverbund 109 und 200 eingeführt wird, mit einer chemisch inerten und abriebfesten Schutzschicht 2 In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich ein bedeckt ist, einen transparenten leitenden Überzug 3, der die ■ leitendes Epoxyharz zwischen den oberen und unteren Strei- io Schutzschicht 2 auf der Unterseite bedeckt, und eine Ausrich-fenverbund und innerhalb der Dichtungsbegrenzung einge- tungsschicht 4 mit einer ersten Orientierungsrichtung aufführt, um eine elektrische Verbindung zwischen einem Kon- weist, wobei die Ausrichtungsschicht 4 den leitenden Überzug takt des unteren Elektrodenmusters und einem Kontakt des bedeckt. Der untere kombinierte Film 70 umfasst einen zweioberen Elektrodenmusters zu bilden. ten Polarisatorfilm 5, dessen obere und untere Seite mit einer

Der kombinierte Streifenverbund 110 mit dem Flüssigkri- is chemisch inerten und abriebfesten Schutzschicht 2 bedeckt stallmaterial und den Distanzhaltemitteln zwischen den Strei- ist. Der transparente leitende Überzug 3 bedeckt die obere fenverbunden 109 und 200 wird dann abgedichtet um eine Schutzschicht 2 und eine Ausrichtungsschicht 4 ist über dem

Vielzahl von Flüssigkristallanzeigeeinheiten 111 zu bilden. leitenden Überzug 3 angeordnet. Der Distanzrahmen 30 um-

Der die Flüssigkristallanzeigeeinheiten 111 enthaltende fasst einen Dichtungsring 6, der das zwischen den Ausrich-

Streifenverbund 112 wird einer Station 230 zugeführt, in wel- 20 tungsschichten 4 des oberen und unteren kombinierten Fil-

cher der Streifenverbund 112 zum Vorbereiten des Anbrin- mes 60 bzw. 70 befindliche Flüssigkristallmaterial 7 ein-

gens eines Polarisators und eines Transreflektors gereinigt schliesst. Der Dichtungsring unterstützt das Halten der kom-

wird. Der gereinigte Streifenverbund 112 gelangt danach zu binierten Filme 60 und 70 auf Abstand. Die in den Fig. 6 und einer Station 235 in welcher ein Polarisator 240 an dem Strei- 7 dargestellte Anordnung kann hergestellt werden, indem ein fenverbund 109 jeder Anzeigeeinheit 111 in paralleler Aus- 25 System, wie in den Fig. 3 und 8 dargestellt, verwendet wird,

richtung mit dem Streifenverbund und ein Transreflektor 245 wobei die Ausgangsmaterialien, wie nachstehend angeführt,

an dem Streifenverbund 200 zum Bilden der Flüssigkristall- ausgetauscht werden.

anzeigeeinheitszellen 113 angebracht werden. Die Polarisa- Der Filmstreifen 101 kann ähnliche Abmessungen haben tionsrichtungen des Polarisators 240 und des Transreflektors und sollte die gleichen Eigenschaften wie vorangehend ange-245 können parallel oder quer zu den Polarisationsrichtungen 30 führt aufweisen und sollte vorzugsweise mit einer abriebfesten der Ausrichtungsschichten auf den Streifenverbunden 109 Schutzschicht aus Siloxan bedeckt sein. Der polarisierte Filmbzw. 200 verlaufen, wenn sie die Zelle 113 bilden. Der Polari- streifen kann aus Zelluloseazetat-butyrat (ausgehend von den sator 240 und der Transreflektor 245 können Filmstreifen aus vorangehend angegebenen Betrachtungen), Acryl, Zellulose, Polarisatormaterial sein oder können andere Formen von Po- Triazetat oder Polycarbonat hergestellt sein. Der Filmstreifen larisatormaterial aufweisen, die mit dem automatisierten 35 101 sollte eine einheitliche Polarisationsrichtung aufweisen kontinuierlichen Herstellungsverfahren verträglich sind. und ist mit einer transparenten leitenden Schicht zum Steuern Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die erhal- des Neigungswinkels der Moleküle des Flüssigkristalles verse-tenen Einheiten auf dem Zellenfilm 113 einer Station 260 zu- hen. Dieser Streifenverbund 102 wird mit einem Photoresist geführt, in welcher die einzelne Flüssigkristallanzeigeeinheit überzogen, um den Streifenverbund 103 zu bilden. Der Pho-mit angebrachtem Polarisator und Transreflektor in einzelne 40 toresist wird gehärtet um den Streifenverbund 104 zu erhalten parallele Streifen geschnitten werden können, wobei jeder und danach geätzt um den Streifenverbund 105 zu bilden. Da-Streifen eine Anzahl Zellen 113 in paralleler Ausrichtung ent- nach wird eine Sperrschicht aufgebracht um den Streifenverhält. Die geschnittenen Streifen werden einer Station 270 zu- bund 106 zu erhalten. Nach dem Härten erhält man den Strei-geführt, in welcher die Funktion jeder Flüssigkristallzelle ein- fenverbund 107. Nach dem Härten der Sperrschicht wird sie zeln geprüft wird. Defekte Einheiten werden durch Auftragen 45 behandelt, um eine Ausrichtungsschicht zu erhalten. Das Reeines Farbpunktes auf der Zelle entsprechend markiert. Die sultat ist der Streifenverbund 108, wie dies weiter oben mit geschnittenen und getesteten Streifen werden dann zu einer Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben ist. Der Streifenver-Station 280 geführt, in welcher jede einzelne Flüssigkristallan- bund 108 wird weiter behandelt und mit einem zweiten Strei-zeigeeinheitszelle 113 in getrennte Module 290 geschnitten fenverbund 200 kombiniert, welcher zweite Streifenverbund werden, welches Modul die fertige Flüssigkristallanzeigeein- so 200 auf ähnliche Weise wie der erste Streifenverbund 108 her-heit gemäss der Fig. 1 ist. Die Anzeige kann sein verdrillt ne- gestellt wurde. Die Polarisationsrichtung des Streifenverbun-matisch, smectisch, von cholesterisch in smectische Phase des 200 ist je nach Notwendigkeit parallel oder senkrecht zur wechselnd, Farbe, dynamische Streuung oder anderer Art. Richtung der Ausrichtungsschicht des Streifenverbundes 200

Die Fig. 6 zeigt die auseinandergezogene schaubildliche gerichtet. Die beiden Streifenverbunde 108 und 200 werden

Darstellung eines Flüssigkristallanzeigefilmmoduls, das ge- 55 kombiniert und abgegichtet, um die Flüssigkristallanzeigeein-mäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfah- heiten 111 zu bilden.

rens hergestellt wurde. Dieses Modul umfasst, wie dies besser Wie in der Fig. 8 dargestellt, enthält der Streifenverbund aus der Fig. 7 ersichtlich ist, einen sandwichartigen Aufbau 112 die Flüssigkristallanzeigeeinheit 111 und wird der Station von parallelen Schichten, von oben nach unten, einen mit ei- 232 zugeführt, in welcher die einzelnen Flüssigkristallanzei-

nem oberen Elektrodenfilm 60 kombinierten optischen Pola- 60 geeinheiten in parallele Streifen geschnitten werden, wobei je-

risator, einen Distanzrahmen 30 und einen mit einer unteren der Streifen eine Anzahl Zellen 111 in paralleler Ausrichtung

Elektrode kombinierten optischen Polarisatorfilm 70. Flüs- enthält. Die geschnittenen Streifen werden einer Station 242

sigkristallmaterial ist in dem durch den Distanzrahmen defi- zugeführt, in welcher jede einzelne Flüssigkristallanzeigezelle nierten Raum eingeschlossen. 111 auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft wird. Defekte Zel-

Die Fig. 7A zeigt die Seitenansicht des Flüssigkristallan- « len werden durch Aufbringen eines Farbtupfens auf die Zelle zeigemoduls gemäss der Fig. 1 .Typische Abmessungen eines markiert. Die geschnittenen und geprüften Streifen werden dreieinhalb Digit Flüssigkristallanzeigefilmmoduls für Uhren dann einer Station 252 zugeführt, in welcher die geschnittenen sind: Länge 21,6 mm, Breite 14 mm und Dicke 0,51 mm. Die Streifen zum Erhalten der einzelnen abgetrennten Module

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290 in der Querrichtung geschnitten werden. Jedes so erhaltene Modul 290 ist eine in der Fig. 6 dargestellte fertige Flüssigkristallanzeigeeinheit. Diese Anzeige kann sein verdrillt ne-matisch, smectisch, von cholesterische in nematische Phase wechselnd, Farbe oder anderer Art.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 9A ist nachstehend ein bevorzugtes Verfahren zum Verbinden und Abdichten von zwei Streifenverbunden beschrieben. Ein auf die gleiche Weise wie der Streifenverbund 107, mit Bezug auf die Fig. 3 beschriebener, hergestellter Streifenverbund 308 wird einer Klebstoffauftragsstation 310 zugeführt, in welcher ein Klebstoff in der Form eines Ringes auf den Streifenverbund 308 aufgetragen wird um den Streifenverbund 309 zu bilden. Beispielsweise kann ein Dichtungsring auf die bemusterte Seite des Streifenverbundes 308 aufgedruckt werden, um den bedruckten Streifenverbund 309 mit einem ähnlich hergestellten zweiten Streifenverbund 400 zu verbinden.

Es können auch andere Verfahren zum präzisen Aufbringen des Klebstoffes auf den Streifenverbund 308 in der Station 310 angewendet werden. Der aus der Station 310 austretende Streifenverbund 309 wird danach mit dem Streifenverbund 400 so zusammengebracht, dass die Elektrodenmuster der beiden Streifenverbunde 309 und 400 einander gegenüberliegen und zusammen ein Elektromusterpaar bilden. Wie aus der Fig. 9B ersichtlich, sind die Paare von entsprechenden leitenden Elektrodenmuster in querverlaufenden Reihen und längsverlaufenden Kolonnen auf jedem der Streifenverbunde 309 und 400 angeordnet, so dass nach dem Verbinden der beiden Streifenverbunde 309 und 400 eine Vielzahl von Reihen von Flüssigkristallanzeigeeinheiten vorhanden sind.

Der Streifenverbund 400 ist auf eine ähnliche Weise wie der mit Bezug auf die Fig. 4 beschriebene Streifenverbund 200 hergestellt. Das geätzte leitende Muster auf dem Streifenverbund 400 ist komplementär zum geätzten leitenden Muster auf dem Streifenverbund 308. Der Streifenverbund 400 wird einer Abgabestation 390 zugeführt, in welcher ein Flüssigkristallmaterial mit Abstandsfasern auf der leitenden, bemusterten Seite des Streifenverbundes 400 abgelagert wird, um den Streifenverbund 408 zu erhalten. Der Streifenverbund 408 wird wie oben beschrieben mit dem Streifenverbund 309 zusammengefügt und einer Station 395 zugeführt. Wenn eine Verbindung zwischen den Elektrodenmustern des oberen und unteren Streifenverbundes 309 und 400 notwendig ist, wird ein leitendes Epoxyharz an den betreffenden Stellen zwischen die beiden Streifenverbunde eingefügt. Der resultierende Streifenverbund wird dann einer Station 340 zugeführt, in welcher er unter Druck gesetzt und einem Aushärteprozess unterworfen wird, wie dies mit Bezug auf die Fig. 3 und der Station 160 vorangehend beschrieben ist, um mittels Wärme und Druck eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigeeinheiten zu bilden. Der dabei entstehende Streifenverbund 310 wird einer Station 410 zugeführt um in einzelne Module 411 geschnitten zu werden, die geprüft und entsprechend markiert werden, wie dies mit Bezug auf die in der Fig. 4 dargestellte Station 270 weiter oben beschrieben ist, und um die fertigen Produkte in der in der Fig. 2 gezeigten Form zu erhalten.

Zum Erhalten der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Struktur werden Streifenverbunde 308 und 400, die polarisierte Filmstreifen aufweisen, in identischer Weise behandelt, wie die Streifenverbunde 109 und 200 gemäss der Fig. 8. In diesem Fall ist das geätzte leitende Muster auf den Streifenverbund 400 komplementär zum geätzten leitenden Muster auf dem Streifenverbund 308 und die Richtung der Ausrichtungsschicht auf dem Streifenverbund 400 verläuft quer zur Richtung der Ausrichtungsschicht auf dem Streifenverbund 308, wenn die beiden Streifenverbunde so zusammengesetzt wurden, dass die Elektrodenmuster einander gegenüberliegen.

Die weitere Behandlung erfolgt danach wie mit Bezug auf die Fig. 9 weiter oben beschrieben.

Die Fig. 10 zeigt schematisch einen Teil des Herstellungsprozesses eines anderen Ausführungsbeispiels zum Abdichten 5 und Füllen des LCD-Moduls mit einem Flüssigkristallmaterial. Ein auf die gleiche Weise wie der Streifenverbund 309 nach der Fig. 9A erhaltener Streifenverbund 505 wird von einer Vorratsrolle 507 einer Station 510 zugeführt, in welcher der Streifenverbund 505 mit einem zweiten Streifenverbund io 506 vereinigt wird, welcher auf die gleiche Weise wie der Streifenverbund 400 gemäss der Fig. 9B hergestellt wurde und von einer Vorratsrolle 508 abgewickelt wird. Der Streifenverbund 505 und der Streifenverbund 506 werden so zusammengefügt, dass die Elektrodenmuster der beiden Streifenverbunde ein-15 ander gegenüberliegen, so dass sie ein entsprechendes Elek-trodenmusterpaar bilden. Die aneinander gelegten Streifenverbunde 505 und 506 werden der Station 510 zugeführt, in welcher die Streifenverbunde längs drei Seiten jedes Elektro-denmusterpaares mittels Ultraschall zusammengeschweisst 20 werden. Der resultierende teilweise zusammengeschweisste Streifenverbund wird einer Station 520 zugeführt, in welcher Flüssigkristallmaterial durch die noch offene vierte Seite eingeführt wird. Danach wird der gefüllte Streifenverbund der Station 530 zugeführt, in welcher die noch offene Seite bei-25 spielsweise mit Epoxyharz verschlossen wird. Der so entstandene Streifenverbund enthält eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigeeinheiten und gelangt zur Station 540, in welcher die einzelnen verschlossenen Elektrodenpaare in einzelne Flüssigkristallanzeigeeinheiten geschnitten und die einzelnen 3o Module geprüft werden.

Gemäss der Fig. 11 wird ein auf die gleiche Weise wie der Streifenverbund nach der Fig. 9A hergestellter Streifenverbund 600 von einer Vorratsrolle 602 abgewickelt und mit ei-35 nem zum Streifenverbund 400 nach der Fig. 9A identischen Streifenverbund 601 zusammengefügt, der von einer Vorratsrolle 603 abgewickelt wird. Der Streifenverbund 600 und der Streifenverbund 601 werden so zusammengebracht, dass die Elektrodenmuster auf den beiden Streifenverbunden einander 4o gegenüberliegen, um Paare von Elektrodenmustern zu bilden. Die zusammengebrachten Streifenverbunde 600 und 601 werden dann einer Station 610 zugeführt, in welcher jedes Elek-trodenmusterpaar vollständig, beispielsweise durch Verwenden von Epoxyharz, abgedichtet werden, mit Ausnahme von 45 zwei Einfüllöffnungen in dem Streifenverbund 600 oder in dem Streifenverbund 601. Der so erhaltene Streifenverbund wird einer Station 620 zugeführt, in welcher ein Flüssigkristallmaterial, wenn nötig zusammen mit Abstandsfasern, durch die genannten Einfüllöffnungen zwischen die Elektro-50 denmuster jedes Elektrodenmusterpaares eingefüllt wird. Der sich daraus ergebende Streifenverbund wird einer Station 630 zugeführt, in welcher die Einfüllöffnungen beispielsweise mit Epoxyharz verschlossen werden. Der die Station 630 verlassende Streifenverbund mit einer Vielzahl von Flüssigkristall-55 anzeigeeinheiten wird einer Station 640 zugeführt, in welcher jede einzelne Flüssigkristallanzeigeeinheit wie oben beschrieben ausgeschnitten und geprüft wird.

Es sei hervorgehoben, dass sich die oben beschriebenen Ausführungsformen sehr gut zum automatischen Herstellen 6o eignen. Die Basisstreifenverbunde können von Vorratsspulen abgewickelt und kontinuierlich mit leitenden Überzügen sowie mit Photoresistschichten versehen werden. Die zum Belichten und Entwickeln des Photoresist notwendigen Verfahrensschritte, das selektive Entfernen des Photoresist und das « Ätzen des leitenden Überzuges, als auch die Reibungs- und Aushärteverfahrensschritte können automatisch und zeitlich aufeinander abgestimmt ausgeführt werden. Das zum abdichtenden Verbinden der Streifenverbunde notwendige Material,

das Flüssigkristallmaterial und das Füllmaterial kann automatisch zugeführt und dosiert abgegeben werden. Das Zuschneiden der hergestellten Streifenverbunde in einzelne Einheiten und auch das Prüfen und Markieren der Einheiten

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kann anschliessend automatisch durchgeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Flüssigkristallanzeigeeinheiten in grossen Mengen und kontinuierlich wirtschaftlich günstig herzustellen.

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7 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. 647 876

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum Herstellen von Flüssigkristall-Anzeige-einheiten, gekennzeichnet durch Bilden je einer Ausrichtungsschicht an einem ersten und zweiten Streifen (108,200) aus flexiblem, transparentem und isolierendem Film, auf dem elektrisch leitende Elektrodenmuster (41) angeordnet sind, Zusammenführen der Filmstreifen, so dass die Elektrodenmuster einander gegenüberliegen und die Elektrodenmuster auf dem ersten Filmstreifen gegenüber den entsprechenden Elektrodenmuster auf dem zweiten Filmstreifen zum Bilden von entsprechenden Elektrodenmusterpaaren ausgerichtet sind, Einführen von Flüssigkristallmaterial und Distanzhaltemittel (30) zwischen die beiden Filmstreifen und Bilden von Abdichtungen zwischen den Filmstreifen, so dass das Flüssigkristallmaterial in dem Raum zwischen den entsprechenden Elektrodenmusterpaaren zum Erhalten einer Anzahl von an-einanderhängenden Flüssigkristallanzeigeeinheiten eingeschlossen ist, wobei benachbarte Moleküle des Flüssigkristallmaterials den von den Ausrichtungsschichten erzeugten Ausrichtungskräften unterworfen sind und in jedem umschlossenen Raum die beiden Filmstreifen durch die genannten Distanzhaltemittel auf einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Ausrichtungslagen so gewählt werden, dass die Richtung der Ausrichtungsschicht auf der bemusterten Seite des ersten Filmstreifens quer zur Richtung der Ausrichtungsschicht auf der bemusterten Seite des zweiten Filmstreifens verläuft, wenn der erste und zweite Filmstreifen benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die Elektrodenmuster einander gegenüberstehen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durchsichtige, isolierende Film aus Kunststoffbesteht.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Anbringen eines Polarisationsmittels (10) auf dem ersten Filmstreifen jeder Anzeigeeinheit in paralleler Ausrichtung mit dem ersten Filmstreifen und durch Anbringen eines teildurchlässigen Spiegelmittels (50) auf dem zweiten Filmstreifen jeder Anzeigeeinheit in paralleler Ausrichtung mit dem zweiten Filmstreifen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Ausrichtungsschichten auf dem ersten und zweiten Filmstreifen wechselseitig quer zueinander orientiert und dass die Filmstreifen optisch polarisiert sind.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhaltemittel die zugeordneten Elektrodenmuster auf dem ersten Filmstreifen umgebenden Dichtungsringe (30) umfassen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsringe (30) im Siebdruckverfahren auf den ersten Filmstreifen (108) aufgebracht werden.
8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhaltemittel Füllstoff im Flüssigkristallmaterial umfassen.
9. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Filmstreifen mit Führungsmitteln (501) versehen werden.
10. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenmuster in Reihen quer und in Kolonnen längs des ersten und zweiten Filmstreifens zum Bilden einer Mehrzahl von Reihen von Flüssigkristallanzeigeeinheiten längs der miteinander verbundenen ersten und zweiten Filmstreifen angeordnet werden.
11. 11. Flüssigkristallanzeigeeinheit, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes eine erste Polarisationsrichtung aufweisendes optisches Polarisationsmittel (10) mit einem auf einer Seite angeordneten, durchsichtigen, leitenden Elektrodenmuster (20), das die eine Hälfte eines Elektrodenpaares darstellt, dass ein zweites eine zweite Polarisationsrichtung aufweisendes optisches Polarisationsmittel (50) mit einem auf einer Seite ange-5 ordneten, durchsichtigen, leitenden Elektrodenmuster (40), das die andere Hälfte des genannten Elektrodenpaares darstellt, vorhanden sind, dass die zweiten Polarisationsmittel so angeordnet sind, dass die beiden Elektrodenmuster (20,40) einander gegenüberliegen und bezüglich einander ausgerich-xo tet sind, um das genannte Elektrodenpaar zu bilden, dass die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittel quer zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittel verläuft, dass ein erstes, eine erste Ausrichtungsrichtung aufweisendes Ausrichtungsmittel zum Ausrichten benachbarter Mois leküle eines Flüssigkristallmaterials auf dem Elektrodenmuster des ersten Polarisationsmittel aufgebracht ist, dass ein zweites, eine zweite Ausrichtungsrichtung aufweisendes Ausrichtemittel zum Ausrichten der benachbarten Moleküle des Flüssigkristallmaterials auf dem Elektrodenmuster des zwei-20 ten Polarisationsmittel aufgebracht ist und dass das Flüssigkristallmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Polarisationsmittel eingeschlossen ist und mit dem ersten und zweiten Ausrichtungsmittel in Berührung steht.

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