DE2815681C3 - Anzeigevorrichtung, insbesondere Flüssigkristallzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display ist aus der DE-OS 22 54 940 bekannt.

Ein Display-Rahmen sollte immer dann in einer Glaslottechnik statt in einer Klebertechnik ausgeführt werden, wenn eine hermetische Abdichtung verlangt wird und/oder das Rahmenmaterial keinerlei chemische Reaktionen mit dem eingeschlossenen Medium eingehen darf. So sind vor allem Flüssigkristallanzeigen überwiegend mit Glaslotrahmen versehen, da man noch immer nicht über brauchbare Flüssigkristallsubstanzen verfügt, die gegenüber der Umgebungsfeuchtigkeit und den üblichen Kunststoffklebern ausreichend stabil sind. Glaslote verlangen allerdings, wenn sie eine brauchbare Haftfestigkeit haben und an die Glassubstrate thermisch angepaßt sind, Prozeßtemperaturen von mindestens 450°. Bei solchen Temperaturen besteht die Gefahr, daß sich die Glasplatten verziehen, daß in der abgekühlten Zelle Restspannungen verbleiben und daß speziell bei Flüssigkristalldisplays die mitunter außerordentlich tfifnperaturempfindüchen Orientierungsschichten angegriffen werden. Man ist deshalb intensiv darum bemüht besonders niedrig schmelzende Giaslotarten zu entwikkeJa.

Es gibt eine Klasse von thermisch angepaßten Glasloten, die bei deutlich geringeren Temperaturen bis hin zu Werten miter 400⁰C schmelzen. Es handelt sich dabei um sog. »kristallisierende« Glaslote. Solche

ίο Lotsorten, die auch vereinzelt angeboten werden, haben sich aber in der Praxis nicht durchsetzen können, weil ihre Abdichteigenschaften und ihre Distanziergenauigkeit zu wünschen übrig lassen und relativ hohe Ausschußraten in Kauf genommen werden müssen. Aus diesem Grund ist auch bereits in der eingangs zitierten Offenlegungsschrift empfohlen worden, einem kristallisierenden Glaslot einen nicht kristallisierfähigen Zusatz beizugeben. Ein solches Gemisch kann die Verhältnisse jedoch nicht wesentlich verbessern. Denn die nicht kristallisierende Komponente hat dann, wenn sie bei ähnlich niedrigen Temperaturen wie der kristallisierende Bestandteil schmelzen soll, in aller Regel einen erheblich abweichenden Ausdehnungskoeffizienten und darf daher nur in relativ kleinen Mengen zugegeben werden.

Die Erfindung steht vor der Aufgabe, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, deren Glaslot>ahmen mit Prozeßtemperaturen von weniger als 450° auskommt und dabei eine hohe Ausbeute garantiert und langzeit-Hch gut abdichtet Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht

Die Erfindung beruht auf folgender Beobachtung. Ein Rahmen, der im wesentlichen oder ausschließlich aus einem kristallisierbaren Glaslot besteht, gewinnt erst dann eine ausreichende Haftfestigkeit und damit eine zuverlässige Dichtigkeit, wenn seine Höhe einen gewissen Mindestwert übersteigt. Diese Mindesthöhe, die in gewissen Grenzen von dem gewählten Lotmaterial und von der jeweiligen Temperaturbehandlung abhängt, liegt bei etwa 40 μπι. Der durch eine Reihe von Versuchen immer wieder bestätigte Befund läßt sich folgendermaßen deuten. Ein Glaslot mit kleinen Körnern kristallisiert bei Erwärmung bekanntlich stärker als eine grobkörnige Lotmasse, da es eine größere Oberfläche und damit mehr Kristallisationskeime hat. Sind die Partikel zu klein, dann erfolgt die Kristallbildung derart intensiv, daß das Lot die Schmelzphase nur unvollständig durchläuft und nach seiner Erkaltung nicht ausreichend am Substrat haften kann. Für einen dichten Lotabschluß benötigt man also Partikel von einer gewissen Mindestgröße. Und große Teilchen bewirken, wie sich in Experimenten zeigte, trotz vollständiger Aufschmelzung stets relativ dicke Rahmen. Es stellte sich heraus, daß der günstigste Korngrößenbereich zwischen etwa 20 μηι und 40 μιτι liegt und daß Rahmen unter Verwendung solcher Teilchen mindestens 40 μπι hoch werden.

Ausgehend von diesen Ergebnissen werden bei denjenigen Displays, deren Plattenabstand im Anzeigebereich unterhalb der erforderlichen Rahmenmindeststärke liegen soll, die Substrate in ihrem Rahmenberetch mit geeigneten Vertiefungen versehen.
Die vorgesehenen Rahmenvertiefungen lassen sich

recht bequem durch Ätzung der Trägerplatte herstellen. Benötigt man außerdem zusätzliche Abstandshalter im Anzeigebereich, so läßt sich der Fertigungsaufwand besonders gering halten, wenn diese Distanzelemente

ebenfalls in einer Ätztechnik erzeugt werden. Die Maßnahme, die beiden Substrate eines Displays durch Herausätzen von elektrodentragenden Vertiefungen gegeneinander zu distanzieren, ist an sich bekannt; vergL hierzu beispielsweise die DE-OS 24 35 422.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenst.yid zusätzlicher Ansprüche.

Der vorliegende Lösungsvorschlag soll nun anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, in einem Seitenschnitt, und

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel, in der gleichen Darsteüungsweise wie F i g. 1.

Die Figuren sind der Übersicht halber schematisch genaltea Für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelteile eines Displays, beispielsweise die elektrischen Zuleitungen, sind nicht eingezeichnet

Das Display der F i g. 1 ist eine Sieben-Segment-Flüssigkristallanzeige. Sie enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolarisa tor t, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3, einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator 4 und einen Reflektor 6. Die beiden Trägerplatten sind auf ihren einander zugewandten Seiten mit elektrisch leitenden Belägen (segmentierte Vorderelektrode mit Elektro- w densegmenten 7, durchgehende Rückelektrode 8) und Orientierungsschichten 5, 10 versehen und außerdem über einen Rahmen 9 hermetisch dicht miteinander verbunden. In der vom Rahmen und den beiden Platten gebildeten Kammer befindet sich eine Flüssigkristallschicht It. Das Display arbeitet im vorliegenden Fall nach dem Prinzip der sog. »Drehzelle« (DE-AS 21 58 563).

Der Figur entnimmt man, daß die Innenseite der Vorderplatte 2 ein Profil mit Vertiefungen und Erhebungen hat. Dieses Profil kommt dadurch zustande, daß eine Randzone 12 der Platte 2 gegenüber einem Zentralbereich zurückspringt und daß der Zentralbereich seinerseits mit Vorsprüngen versehen ist, und zwar einmal mit einem auf dem Rand verlaufenden Wall 13 und zum anderen mit über die Anzeigefläche verteilten, säulenartigen Vorsprüngen (Abstandspimpel 14). Wall und Abstandspimpel schlagen an der Trägerplatte 3 an und sorgen für eine definierte Plattendisttnzierung. Bestimmte Wallabschnitte und/oder ausgewählte Pirnpel können außerdem noch zur Durchkontaktierung, also zur Überführung der Rückelektrode auf das Niveau der Vorderelektrode, herangezogen werden. Im vorliegenden Beispiel beträgt der Abstand zwischen dem Niveau der Randzone 12 und der Spitze des Walles 13 40 μ und sind der Wall und die Pimpel, bezogen auf das Niveau des Zentralbereiches, 10 μ hoch.

Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von dem geschilderten Beispiel lediglich darin, daß die Vorderplatte 2 nur den Wall und die Abstandspimpel t>o enthält, während die Rahmenvertiefung in die Rückplatte 3 eingebracht ist. Dabei ' agi uie Distanz zwischen dem Boden der Rahmenvertiefung und dem Niveau des Zentralbereiches der Platte 3 30 μπι.

Die dargestellten Displayvarianten können folgendermaßen hergestellt werden:

Zunächst ätzt man in an sich bekannter Weise aus den beiden Trägerplatten die gewünschten Profile heraus. Dann werden auf die späteren Innenseiten der beiden Substrate die elektrisch leitfähigen Beläge aufgetragen, ggf. segmentiert und hiernach jeweüs mit einer Orientierungsschicht überzogen. Anschließend druckt man auf eine der beiden Platten eine siebdruckfähige Glaslotmasse, die dann gesintert und in einem zweiten Erhitzungsvorgang endgültig mit beiden Substraten verglast wird. Daraufhin wird die von den beiden Platten und dem Rahmen begrenzte Kammer durch eine Füllöffnung mit einer Flüssigkristallsubstanz gefüllt und verschlossen.

Bei einer nach der Erfindung gebauten Flüssigkristallanzeige bestand das Glaslot aus einer Blei-Thallium-Borat-Silikat-Verbindung. Die Lotkörner hatten im Mittel eine Größe von 10 μπι. Diese Glaslotmasse wurde zunächst bei 420⁰C 20 Minuten lang gesintert und dann in einer zweiten Wärmebehandlung mit dem gleichen Temperaturprofil endgültig verschmolzen.

Im Zusammenhang mit diesen Arbeiten wurde festgestellt, daß die zweite Erwärmung die Rahmenhöhe in erheblichem Ausmaße, in Einzelfällen um nahezu den Faktor 2, vergrößert. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die bei der erneuten Erhitzung bereits existierenden Kristallite anwachsen und dadurch die beiden Substrate auseinanderdrücken. Bemerkenswerter Weise läßt sich der Rahmen auch mit einem einzigen Erhitzungsprozeß dicht mit den beiden Substraten verbinden, so daß man die Möglichkeit hat, die Rahmenmindeststärke noch weiter abzusenken. Allerdings gelingt es dabei nicht immer, den Binder rückstandsfrei auszutreiben, so daß eine Einmal-Erwärmung wohl nur in besonderen Fällen in Betracht kommt.

Die Erfindung findet hauptsächlich Anwendung bei Flüssigkristallanzeigen. Sie ist aber nicht hierauf oder auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kommen neben Flüssigkristallanzeigen auch andere Displays infrage, deren zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbare Schicht extrem dünn sein soll. Solche Anzeigen brauchen nicht in jedem Fall durch Anlegen einer elektrischen Spannung gesteuert zu werden; denkbar sind vielmehr auch Lichtventile, die sich durch andere Größen wie beispielsweise Wärme schalten lassen. Darüber hinaus kann man die geforderte Rahmenvertiefung auch auf andere Weise als durch Tieferlegen des gesamten Plattenrandes erzeugen. So erweist es sich vielfach als rationeller, in einer der Platten einen umlaufenden Graben auszuheben. Im übrigen könnte es unter Umständen auch zweckmäßiger sein, beide Substrate statt nur eines zu vertiefen. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der vorliegende Vorschlag auch dann Anwendung finden kann, wenn der Plattenabstand im Anzeigebereich größer als die Rahmenmindesthöhe ist, denn mit zunehmender Rahmenstärke lassen sich einzelne Eigenschaften wie etwa die Distanziergenauigkeit noch besser kontrollieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung, insbesondere Flüsqgkristallzelle, mit zwei Trägerplatten, die durch einen dazwischen befindlichen Rahmen auf der Basis eines kristallisierenden Glaslotes unter Bildung einer Kammer in einem vorgegebenen, im Vergleich zur PlattengröBe sehr geringen Abstand miteinander dicht verbunden sind, d.a durch ge kennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Trägerplatten (2, 3) überall dort, «o ihr der Rahmen (9) anliegt, gegenüber der Fläche des Anzeigebereichs so vertieft ist, daß die Dicke des Raiimens (9) mindestens 40 μπη beträgt

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung dadurch gebildet ist, daß bei der Trägerplatte (2, 3) die Randzone gegenüber dem von der Randzone (12) umschlossenen Anzeigebereich tiefergelegt ist

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens eine der beiden Trägerplatten (2, 3) auf ihrem von einer Randzone umschlossenen Anzeigebereich wenigstens eine Erhebung hat, die beide Trägerplatten (2, 3) voneinander distanziert

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung ebenfalls die Form eines Rahmens (umlaufender Wall 13) hat

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige Erhebung (13) auf dem Rand des Anzeigebereiches verläuft.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Trägerplatten (2, 3) über ihren Anzeigebereich verteilte Erhebungen (Abstandspimpel 14) hat.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl die Vertiefung als auch sämtliche Erhebungen (13, 14) auf einer der beiden Trägerplatten (2,3) befinden.

8. Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Vertiefung und ggf. die Distanzelemente (13, 14) durch eine Profilätzung erzeugt werden.