DE3224264A1

DE3224264A1 - Anzeigevorrichtung mit fluessigkristall und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3224264A1
Application number: DE19823224264
Authority: DE
Inventors: Dieter Heimgartner; Meinolph 5400 Baden Kaufmann; Hanspeter 5415 Rieden Schad
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1983-02-10
Also published as: CH651691A5; JPS5825617A; GB2102977A

Description

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Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristall und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristall und ein Verfahren zu deren Herstellung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9.

Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 26 35 942. Es werden Glasfasern als Abstandshalter von einem Klebstoff umhüllt, welcher dann ausgehärtet wird. Die ummantelte Glasfaser bildet einen biegsamen Draht mit einem Aussendurchmesser zwischen 50 um und 200 pm. Sie wird in der Umrandung auf dem ausreichend vorgewärmten Substrat angeordnet. Die beiden Platten werden so stark zusammengepresst, dass der Klebstoff zwischen den Platten und der Faser zur Seite hin entweicht und die Faser mit den Platten in direkten Kontakt tritt. Die Glasfasern können auch als Abstandshalter im Anzeigebereich zwischen den Trägerplatten in gleicher Weise wie in der Umrandung angeordnet werden. Die Trägerplatten und Glasfasern bestehen aus einem preiswerten Weichglas.

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Die Herstellung der obigen Anzeigevorrichtung ist arbeitsaufwendig; sie erfordert viele verschiedene Fertigungsschritte. Die Glasfasern mit dem umhüllten Klebstoff sind im Anzeigebereich gut sichtbar. Es ist nicht möglich, sehr genaue und geringe Abstände zwischen den Trägerplatten, insbesondere bei grossen Flächen, herzustellen. Z.B. können Abstände von etwa 10 um nicht hergestellt werden.

Aus der DE-OS 24 35 422 ist eine Zelle für Flüssigkristallanzeigen bekannt, welche einen sehr genauen Abstand (ΒΙΟ um) der aus Glas bestehenden Trägerplatten besitzt aufgrund von in einer Trägerplatte ausgeätzten Abstandsnocken. Die Trägerplatten sind so gegeneinander gekrümmt, dass innere Spannungen erzeugt werden, die die gegenüberliegenden Oberflächen im gegenseitigen Berührungsbereich über die Abstandsnocken gegeneinander gedrückt halten. Die Abstandsnocken haben einen Durchmesser von 0,1 mm und sind auf den Eckpunkten einer Netzanordnung von 5x5 mm angeordnet. Die Zelle wird unter Druck auf die Umrandung verklebt. Die verwendeten Platten weisen eine sehr genaue Planität auf. Sie werden einer Wärmebehandlung unterzogen, so dass eine nahezu gleichförmige Krümmung entsteht, welche weit grosser ist als die durch die anfangs anwesenden Welligkeiten gegebenen Krümmungen.

Die obige Zelle hat den Nachteil, dass der Kleberand der Zelle ziemlich breit sein muss, um einem Aufbrechen der Zelle vorzubeugen. Die Trägerplatten aus Glas müssen mit zunehmender Fläche dicker gewählt werden. Das Herstellungsverfahren erfordert viele verschiedene Arbeitsschritte.

Die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Anzeigevorrichtung herzustellen, welche mit Trägerplatten beliebig grosser Fläche und beliebiger Dicke eine

sehr hohe Genauigkeit des Abstandes der Trägerplatten aufweist. Das Herstellungsverfahren einer solchen Vorrichtung soll einfache und wenige Herstellungsschritte aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Die erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung weist auch bei grossflächiger Anzeige einen sehr genauen Abstand auf, weil die Pasern mit ihren kleinen Durchmesser-Toleranzen und die Klebefixierpunkte durch ihr regelmässiges und feines Raster den Abstand zwischen den Trägerplatten definieren. Mit besonderem Vorteil ist die das Raster definierende Einheit quadratisch oder rechteckig, und hat einen Punkteabstand von 1 bis 10 mm. Die Klebefixierpunkte verhindern auch ein Herumwandern der Pasern in der Anzeigevorrichtung, so dass ein einwandfreier Betrieb der Anzeige auch auf längere Sicht gewährleistet ist. Das Sichtfeld der Anzeige wird durch die Pasern nicht gestört. da die Pasern über die Trägerplatten statistisch verteilt sind und die erfindungsgemässen Dimensionen aufweisen. Die Pasern bestehen aus Glas oder Plastik, da diese Materialien eine grosse Druckfestigkeit und eine sehr gute elektrische Isolierung aufweisen. Die Plastikfasern sind am besten aus Kevlar herstellbar, da dieses Material sehr gut bearbeitbar ist.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei einer Anzeigevorrichtung mit internem Reflektor, einem Zirkularpolarisator und hömootroper Orientierung der dielektrisch negativ anisotropen Flüssigkristallschicht in feldfreiem Zustand. Hier kommt es auf einen sehr genauen Trägerplattenabstand an.

Da bei solchen Anzeigevorrichtungen einerseits die optische Phase bei Reflexion erhalten bleiben muss, und andererseits unerwünschten Spiegelungen vorgebeugt werden muss, besteht der Reflektor aus Aluminiumschuppen in einer speziellen Schicht.

Die Anzeigevorrichtung wird erfindungsgemäss im Siebdruckverfahren hergestellt. Dieses Verfahren erlaubt auch ein gleichzeitiges Aufbringen des Klebestoffes und der Pasern auf die Trägerplatten. Damit eine sehr genaue Planität und ein sehr genauer Abstand der Trägerplatten eingehalten werden, findet die Aushärtung des Klebestoffes in einem erfindungsgemässen Raster aus Klebefixierpunkten unter einem zeitlich und flächenmässig konstanten Anpressdruck statt. Der Klebestoff besteht vorzugsweise aus einem Heiss-Kleber auf Epoxidharz-Basis, weil dieser Klebstoff eine sehr gute Verbindung zwischen den Trägerplatten herstellt.

Mit einer Matrixanordnung der Elektroden, welche in Form von Schriftzeilen ausgebildet sind, können z.B. Pernseh- und Graphikbildschirme einfach und preiswert hergestellt werden. Da Plastikfolien genügender Flexibilität und mit sehr ebenen Oberflächen herstellbar sind, können auch grossflächige, gekrümmte Anzeigevorrichtungen hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Figuren dargestellten Beispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig.l einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung, und

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Anzeigevorrichtung mit dem Raster der Klebefixierpunkte auf einer Trägerplatte.

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In der Figur 1 wird eine Anzeigevorrichtung gezeigt mit einem Zirkularpolarisator 1, einer vorderen Trägerplatte 2, einer Frontelektrode 3, einer Flüssigkristallschicht 4, einem Reflektor 5, einer Rückelektrode 6, einer hinteren Trägerplatte 7, Glasfasern 8 und Klebefixierpunkten 9.

Die Frontelektrode 3 ist zwar durchgehend gezeichnet, kann aber in Ziffernform aus mehreren Elementen bestehen. Auch können die Frontelektrode 3 und die Rückelektrode 6 als Zeilen- bzw. Spaltenelektroden einer Matrixanordnung ausgebildet sein. Der Abstand zwischen den Trägerplatten 2 und 7 wird erfindungsgemäss definiert durch die Glasfasern 8,

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welche einen Durchmesser von 5- ' um und eine Länge von etwa 50 pm besitzen₃und die Klebefixierpunkte 9. Die Dickentoleranz der Glasfasern 8 ist sehr klein. Die Flüssigkristallschicht 4 besteht aus einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und ist im Ausgangszustand homcotrop orientiert. Bei Trägerplatten dünner als 3 mm wird die Planität der Zelle praktisch nur noch von der Dickentoleranz des internen Reflektors 5 und den Abstandshaltern 8 und der Verteilung der Abstandshalter und der Klebefixierpunkte bestimmt. Der interne Reflektor 5 ist bekannt z.B. aus der DE-OS 26 29 765, und besteht aus Aluminiumschuppen in einer Schicht aus CeO, MgO, SiO„, TiO, TiO„, ZrO-/ A-I₂O- oder Gd»O_. Vorzugsweise besteht diese Schicht aus Gd₂O₃.

In der Figur 2 wird eine der Trägerplatten der Anzeigevorrichtung mit einer Umrandung 10 und einem Raster aus Klebefixierpunkten 9 gezeigt. In der Umrandung 10 befinden sich ebenfalls Glasfasern 8. Die Elektrode und der interne Reflektor sind dabei nicht gezeichnet. Die Klebefixierpunkte 9 und die Umrandung 10 werden durch Siebdruck auf der Trägerplatte aufgetragen und die Glasfasern 8 werden dann

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statistisch über die Platte verteilt. Als Alternative werden die Glasfasern 8 zusammen mit dem Klebstoff durch Siebdruck auf die Platte aufgetragen. Die justierte Zelle wird unter einem zeitlich und flächenmässig konstanten Anpressdruck ausgehärtet. Es entsteht deshalb ein dünner Zellenzwischenraum, dessen Trägerplatten extrem planparallel sind. Bei einer Anzeigevorrichtung mit negativem Kontrast, d.h. helle Zeichen auf einem dunklen Hintergrund, sind die Klebefixierpunkte 9 nicht sichtbar, da zwischen den Elektroden, ¹^ welche z.B. in Form von Schriftzeilen ausgebildet sind, genügend Abstand besteht.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht beschränkt auf Anzeigevorrichtungen, welche oben beschrieben worden sind. Auch Anzeigevorrichtungen, welche in Transmission und/oder -'•5 nach dem Gast-Wirt-Effekt betrieben werden, können erfindungsgemäss hergestellt werden. Die Klebefixierpunkte müssen dann im entsprechenden Fall eingefärbt werden.

Claims

P a t e η. t a η s ρ r ü c h e

J. Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristall mit zwei zueinander parallelen Trägerplatten (2, 7), welche mit einer Umrandung (10) aus faserartigem Material, welches den Abstand zwischen den Trägerplatten (2,7) definiert, eine Zelle bilden, in welcher eine Flüssigkristallschicht (4) eingefüllt ist, mit Front- (3) und Rückelektrode (4), mit weiteren Fasern (8) als Abstandshalter im Bereich der Flüssigkristallschicht und mit einem ausgehärteten Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung (10) aus Klebstoff mit mehreren Fasern besteht, dass der Klebstoff ein regelmässiges Raster aus Klebefixierpunkten (9) auf den Trägerplatten (2, 7) bildet, dass die Fasern (8) einen Durchmesser von 2 bis 15 um und eine Länge von höchstens 200 pm besitzen, und dass die Fasern (8) statistisch über eine der Trägerplatten verteilt sind.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste, das Raster definierende Einheit quadratisch oder rechteckig ist und einen Punktabstand von 1 bis 10 mm hat.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (8) aus Glas oder Plastik bestehen und

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einen Durchmesser von 5- * um und eine Länge von etwa 50 um besitzen.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastikfasern aus Kevlar bestehen.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vorderen Trägerplatte (2) ein Zirkularpolari-

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sator (1) und über der Rückelektrode (6) ein interner Reflektor (5) angebracht ist, und die Flüssigkristallschicht im feldfreien Zustand homöotrop ist.
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Reflektor (5) aus Aluminiumschuppen in einer Schicht aus CeO, MgO, SiO₀, TiO, TiO , ZrO ,

^ 2 ^ Al₃O₃ oder Gd₃O₃ besteht.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatten (2, 7) aus Glas und maximal 3 mm dick sind.
8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatten (2, 7) Kunststoffolien sind mit einer maximalen Dicke von 1 mm.
9. Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff durch Siebdruck aufgedruckt wird, dass die Fasern über die Trägerplatte gleichmässig verteilt werden, und dass der Klebstoff unter einem zeitlich und flächenmässig konstanten Anpressdruck aushärtet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff aus einem Heiss-Kleber auf Epoxidharz-Basis besteht.