DE2350000C2

DE2350000C2 - Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen

Info

Publication number: DE2350000C2
Application number: DE19732350000
Authority: DE
Inventors: Meinolph Niederwil Kaufmann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1983-08-25
Also published as: ATA686574A; DE2350000A1; JPS571808B2; CA1021449A; FR2243485B3; JPS5112798A; CH557071A; FR2243485A1; AT335531B; GB1478327A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

In einer Flüssigkristallzelle, die als Anzeigelement dient, befindet sich die Flüssigkristallschicht zwischen zwei mit bestimmten Elektrodenstrukturen versehenen durchsichtigen Zellenplatten. Die Auslegung ist meist derart, daß auf einer der beiden Elektrodenflächen die leitenden Teile gruppenweise oder alle miteinander verbunden sind und daher nur wenige Anschlüsse, oft nur einen gemeinsamen elektrischen Anschluß, besitzen. Die andere gegenüberliegende Elektrodenfläche ist zum Beispiel bei Ziffernanzeigen so segmentiert, daß die Segmente jeder Ziffer einzeln angesteuert werden können.

Um die Kontaktierung zwischen Anzeige- und Ansteuerungsschaltkreisen zu erleichtern, ist es erwünscht, daß alle Kontakte in einer einzigen Ebene liegen. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, die relativ wenigen Elektrodenanschlüssedereinen Eilektrodenebene auf die vielfach segmentierte Elektrodenebene überzuführen. Dazu muß der Abstand zwischen den zwei elektrodenbeschichteten Zellenplatten, welcher durch die Dicke der Flüssigkristallschicht bedingt ist, elektrisch überbrückt werden.

Der Anspruch 1 geht im Oberbegriff aus von der

DE-OS 2159 165. Dort wird ein Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen beschrieben, bei

■5 welchem auf den Zellenplatten aus Glas Elektroden vorgesehen sind, weiche sich bis auf die Stirnfläche der Platten erstrecken. An ihren Randzoner sind die Glasplatten durch Warmpreßschweißen oder mittels Glaslot hermetisch untereinander verbunden. Dabei

ίο sind an zwei Ecken Füll- bzw. Entlüftungsöffnungen ausgespart.

Aus der DE-OS 22 40 781 ist ein Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallelementen bekannt, bei welchem die Elektroden durch Vakuumniederschlag auf r, die Zellenplatten aus Glas aufgebracht werden. Die Elektroden einer Zellenplatte werden bis auf die Stirnfläche aufgetragen. Zunächst wird ein Dichtungsmaterial zwischen den Platten aufgebracht. Eine Überführung der Elektroden auf die andere Zellenplatte 2» wird sodann durch einen leitenden Überzug oder Füllstoff bewirkt.

Die vorgenannten Verfahren haben den Nachteil, daß jede Trägerplatte einzeln mit Elektroden versehen werden muß. Die Herstellung von Trägerplatten nach 2t diesen Verfahren bedeutet daher einen erheblichen produktionstechnischen Aufwand. Insbesondere ist es nicht möglich, die Flüssigkristallzellen nach dem sogenannten »Batch-Verfahren« herzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren nach der ») obengenannten Art derart zu verbessern, daß der produktionstechnische Aufwand ganz erheblich vermindert wird, speziell eine Herstellung im sogenannten »Batch-Verfahren« möglich ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Verfahren ji der vorgenannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Der wesentliche technische Fortschritt des Erfindungsgegenstandes liegt darin, daß der Produkiionsprozeß bei der Herstellung von Flüssigkristallzellen ganz erheblich vereinfacht wird: durch das Aufbringen der separaten leitenden Schichten können die Elektrodenschichten auf großflächigen Substraten aufgebracht werden, aus denen dann die Zellenplatten gebrochen 4) werden. Durch das unabhängige Aufbringen einer lotfähigen Metallschicht auf die leitende Schicht ist es möglich, das Material für die leitende Schicht dem Hochtemperatur-Glaslotprozeß anzupassen. Da die leitenden und lötfähigen Schichten im Bereich der >» Einfüllücke aufgebracht werden, kann schließlich die Zelle in einem Arbeitsgang verschlossen und die Elektroden der einen Platte auf die andere durchkontaktiert werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten charakteristischen Phasen bei der Herstellung einer Flüssigkristallzelle näher erläutert. Dabei zeigt

Fi g. 1 eine perspektivische Aufsicht auf Teile zweier an den sichtbaren, eiektrodenbeschichteten Flächen ho gegeneinanderzulegender Zellenplatten,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Fliissigkristallzelle nach dem Glaslöten, wobei die durch die transparente Zeljenoberplatle sichtbaren Elektroden nicht dargestellt wurden,

*>5 F i g. 3a eine Aufsicht auf eine gefüllte Flüssigkristallzelle im Bereich der Einfüllücke.

Fig. 3b einen Schnitt durch eine Flüssigkristallzelle im Bereich der Einfüllücke längs der in der F i g. 3a

eingetragenen Geraden AB und

F i g. 4 einen Schnitt durch eine gefüllte und verlötete FlOssigkristallzelle längs der in der F i g. 3a eingetragenen Geraden AB,

wobei gleiche Teile in allen Figuren mit denselben Bezugszahlen versehen sind.

Gemäß Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahlen 1, 2 Zellenplatten aus Glas, auf denen Elektroden 3,4,5 und ein Justierkreuz 9 aufgebracht sind Die Elektrode 3 ist für die Ziffernanzeige segmentiert und weist neben den dafür vorgesehenen acht Anschlüssen 6 einen weiteren ebenfalls mit 6 bezeichneten Anschluß für eine randseitig angebrachte Kontaktierungselektrode 4 auf. Die Elektrode 5 besteht aus miteinander elektrisch leitend verbundenen Teilen. Auf den Stirnseiten 7 der Zellenplatten 1, 2 befindet sich metallene Kontaktschichcen 8.

Die aus F i g. 2 zu entnehmende zusätzliche Bezugszahl 10 bezeichnet einen Glaslotsteg, der zusammen mit den Zellenplatten 1.2 eine Einfüllücke 11 bildet.

Aus den Fig.3a und 3b entnimmt r<,an, daß die Einfüllücke 11 von einer Lotschicht 13 umrandet ist und daß das Zelleninnere mit der Flüssigkristallsubstanz 12 gefüllt ist.

Gemäß Fig.4 ist die Einfüllücke 11 mit einem Weichlot 14 verschlossen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mit den Elektroden 3, 4, 5 versehenen Zellenplatten 1, 2 zusammen mit einer geeigneten Metallblende so in einer Hochvakuum-Aufdampfapparatur angeordnet, daß sie nach Durchführung eines Hochvakuum-Aufdampfprozesses mit dünnen, leitenden Kontaktschächten 8 versehen werden, so daß gemäß Fig. 1 gute Verbindungen von den Elektroden 4,5 über die Kanten au!' die Stirnseiten 7 der Zellenplatten 1, 2 entstehen. Diese Kontaktschichten 8 bestehen vorzugsweise aus Aluminium. Die meisten anderen Nichtedelmetalle sind als Kontaktschicht weniger j,-eignet, da sie bei dem nachfolgenden Glaslotprozeß Temperaturen von mehr als 400°C ausgesetzt sind und dabei oxydieren od°r schmelzen. Ferner weisen die meisten Nichtedelmeialle (außer Aluminium) eine geringe Haftfestigkeit auf Giss auf. Bei Aluminium bildet sich jedoch sofort eine AI₂Oj-HaUt von cz. 0,01 μ Dicke aus, die die aufgedampften Alurniniumschichten 8 auch bei erhöhten Temperaturen vor dem Oxydieren schützt und einen hervorragenden elektrischen Kontakt gibt. Auch Edelmetalle sind als Kontaktschichten geeignet, jedoch werden wegen der notwendigen Schichtdicke von ca. 0,2 μ die Herstellkosten der Flüssigkristallzelle beim Einsatz teurer Edelmetalle heraufgesetzt.

Die mit den Kontaktschichten 8 versehenen Zellenplatten !, 2 werden in den randnahen Bereichen derart

mit einem Glaslotaufdruck 10 versehen (F i g. 2), daß an den Koiitaktschichten 8 eine Lücke 11 von ca. 1 —2 mm Breite verbleibt Nach dem bei ca. 400⁰C über etwa 1 Stunde durchgeführten Glaslöten entsteht die in F i g. 2 teilweise iibgebildete Flüssigkristallzelle, deren einzige öffnung die durch die Kontaktstreifen 8 und d.^: Glaslot 10 begrenzte Einfülldfcke 11 ist Es empfiehlt sich, den Glaslotaufdruck 10 beispielsweise mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens so dick auf die Zellenplatten 1, 2 aufzutragen, daß der Abstand beider Zeilenplatten nach dem Glaslöten zwischen 5 und 20μ liegt.

Die glasgelötete Flüssigkristallzelle wird nun derart maskiert in eine Hochvakuum-Aufdampfapparatur eingebracht, daß es möglich ist nur im Bereich der Einfüllücke 11 eine lötfähige Metallschicht 13 (Fig.3) auf den Kontaktschichten 8 und dem Glaslot 10 aufzutragen. Diese Metallschicht 13 besteht vorzugsweise aus einer dreilagigen Aufdampfkombination aus Chrom-Kupfer-Gold oder Chrrm-Nickel-Gold. Das Chrom wird als erstes Metall aufgedampft. Es dient als Haftschicht und weist daher nur eine Schichtdicke von ca. 0,03 μ auf. Kupfer bzw. Nickel stellen die eigentlichen Lotschichten dar und besitzen demzufolge eine zehnmal dickere Schicht. Ein Goldbelag von ca. 0,03 μ Dicke ist abschließend als Schutzschicht vorgesehen. Er erhöht die Lötfähigkeit der Metallschicht 13 erheblich. Die Kombination Chrom-Nickel-Gold ist besonders zu empfehlen, da Nickel eine höhere .'..ötfähigkeit gegenüber Weichlot als Kupfer aufweist

Die glasgelötete, mit einer lötfähigen Metallschicht 13 im Bereich der Einfüllücke 11 versehene Flüssigkristallzelle wird sodann evakuiert und anschließend mit der Flüssigkristallsubsiianz 12 gefüllt Die Fig.3a und 3b zeigen eine solche gefüllte, lötfähige Flüssigkristallzelle.

Danach kann die Flüssigkristallzelle ohne Vorreinigung von Hand mit dem Lötkolben oder maschinell im Tauch- oder Schwallbad verlötet werden. Der von der Füllung übrigbleibende Flüssigkristalltropfen kann hierbei als Flußmittel verwendet werden. Neben Z^nn-BIei-Loten, z, B. 60% Zn, 40% Pb, können auch Sonderlote wie Zinn-Blei-Silber, Zinn-Blei-Cadmium oder auch IndiumU:gierungen verwendet werden. Durch letztere werden die lötfähigen Schichten 13 geschont und die thermische Belastung der Klüssigkristallsubstanz 12 herabgesetzt. Eine hermetisch verschlossene, durchkontaktierte Zelle ist in F i g. 4 dargestellt.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist für glasgelötete Zellen, bei denen die Kontaktschicht 8 einer starken Wärmebelastung ausgesetzt ist, anzuwenden. So werden mit diesem Verfahren ein hermetischer Verschluß der Einfüüücke trotz der Oberflächeninhomopcnitäten der Zellenplatten erzielt und gefährliche mechanische Spannungen in den Platten infolge hoher lokaler Erwärmung vermieden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen, bei weichen die auf den Zellenplatten vorgesehenen Elektroden jeweils mit einer sich auf die Stirnseite der Zellenplatten erstreckenden leitenden Schicht verbunden iind, wobei die Zellenplatten in den randnahen Bereichen mit einem Gfaslotaufdruck unter Aussparung einer Einfülliücke versehen werden, die Zelle danach verlötet wird, eine Flüssigkristallsubstanz in die Zelle eingefüllt wird und sodann die Einfüllücke hermetisch verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die Stirnseite erstreckenden leitenden Schichten (8) auf die bereits vorher mit den Elektroden (3,4,5) versehenen Zellenplatten (1,2) in einem Hochvakuum-Aufdampfprozeß aufgebracht werden, daß die Einfüllücke (U) im Bereich dieser aufgedampften Schichten (8) vorgesehen wird, daß eine iötfähige Metallschicht (13) in einem mehrfachen Hochvakuum-Aufdampfprozeß im Bereich der Einfüllücke (11) aufgebracht wird und daß die Einfüllücke (11) metallisch verlötet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedamp5te leitende Schicht (8) aus Aluminium besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedampfte leitende Schicht (8) aus Edelmetall besteht.

4. Verfallen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einein Mehri~.ch-Hochvakuum-Aufdampfprozeß eine au.« Chrom-Kupfcr-Gold oder Chrom-Nickel-Gold bestehen?!;- Metallschicht (13) auf die leitenden Schichten aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß für das Verlöten der Einfüllücke (11) ein Lot (14) aus Zinn-Blei-, Zinn-Blei-Silber-, Zinn-Blei-Cadmium- oder Indiumlegierungen verwendet wird und ein Flüssigkristalltropfen als Flußmittel dient.