DE3784440T2 - Elektrodenstruktur zur anwendung in einer elektro-optischen vorrichtung. - Google Patents
Elektrodenstruktur zur anwendung in einer elektro-optischen vorrichtung.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft eine Elektrodenstruktur zur Benutzung in einer elektrooptischen Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche mit einem Farbfilter versehen ist, oder ähnlichem.
- Es sind Elektrodenstrukturen zur Benutzung in einer elektrooptischen Vorrichtung bekannt, welche ein Substrat, ein Farbfilter aus organischem Material auf einem Substrat und einen elektrisch leitfähigen Film aus ITO (Indium-Zinnoxid) auf dem Farbfilter umfassen. Bei einer solchen Vorrichtung jedoch ist es wahrscheinlich, daß die Bereiche, in denen der ITO-Film Stufenabschnitte des Farbfilters überdeckt, eine schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
- Gemäß dieser Erfindung jedoch ist eine Elektrodenstruktur zur Benutzung in einer elektrooptischen Vorrichtung vorgesehen, wie sie in Patentanspruch 1 beansprucht ist.
- Da sowohl der elektrisch leitfähige Film als auch das Farbfilter aus organischem Material bestehen, kann die bei der Herstellung normalerweise auftretende Dehnungsspannung vermieden werden, welche von der Tatsache herrührt, daß der elektrisch leitfähige Film aus inorganischem Material besteht, während das Farbfilter aus organischem Material besteht. Infolgedessen tritt die oben angesprochene schlechte Leitfähigkeit nicht auf.
- Das Harz kann Acrylharz, Epoxidharz, Vinylchloridharz, Polyimid, Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyethylen, Polyurethan, Polysulfon oder Polypropylen sein.
- Bevorzugterweise umfaßt das elektrisch leitfähige Material Partikel aus ITO, In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ZnO, Sb&sub2;O&sub5;, Au, Ag, Pt, Cu, Ni oder Cr umfaßt.
- Das Farbfilter kann durch ein Elektroablagerungsverfahren, ein Druckverfahren oder durch Fotolithografie gebildet sein.
- Der elektrisch leitfähige Film kann einen Orientierungsfilm tragen.
- Der Orientierungsfilm kann aus Polyimid, Silan, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyamidimid, einem Fluor enthaltendem Polymer, SiO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder TiO&sub2; hergestellt sein.
- Der elektrisch leitfähige Film kann durch Drucken, Schleuderbeschichten, Spritzen oder Eintauchen gebildet sein.
- Der elektrisch leitfähige Film kann aus Streifen gebildet sein. Alternativ dazu kann sich der elektrisch leitfähige Film über die ganze Oberfläche des Substrats erstrecken oder über den Bereich des Substrats, welcher das Farbfilter aufweist.
- Der elektrisch leitfähige Film kann durch derartiges Behandeln eines Films einer organischen Metallverbindung gebildet sein, daß er elektrisch leitfähigkeit wird.
- Die Elektrodenstruktur kann Teil einer elektrooptischen Vorrichtung mit TFT(Dünnfilmtransistor)-Aktivelementen sein.
- Alternativ dazu kann die Elektrodenstruktur Teil einer elektrooptischen Vorrichtung mit nichtlinearen Widerstandselementen sein.
- Der elektrisch leitfähige Film kann eine Elektrode zum Treiben eines elektrooptischen Materials, zum Beispiel eines Flüssigkristallmaterials, bilden.
- Vorteilhafterweise kann bei dieser Erfindung ein elektrisch leitfähiger organischer Film, zum Beispiel ein Harz mit darin verteilten elektrisch leitfähigen kleinen Teilchen, als Treiberelektrode anstelle des bekannten ITO-Films benutzt werden. Diese Anordnung kann nicht nur schlechte Leitfähigkeit in Stufenbereichen des Farbfilters verhindern, sondern auch die Störung der Orientierung des Flüssigkristallmaterials, da sowohl der elektrisch leitfähige Film als auch das Farbfilter aus organischem Material bestehen und ihre Grenzfläche nicht aufgrund von mechanischer Spannung verzerrt wird.
- Diese Erfindung ermöglicht es also, eine farb-elektrooptische Vorrichtung mit geringen Herstellungskosten, aber dennoch hoher Verläßlichkeit herzustellen.
- Die Erfindung wird lediglich beispielhaft in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in welchen:
- Fig. 1 ein Querschnitt einer elektrooptischen Vorrichtung ist, welche eine Elektrodenstruktur gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung benutzt;
- Fig. 2 und 3 Querschnitte bekannter elektrooptischer Vorrichtungen sind; und
- Fig. 4 ein Querschnitt einer aktivmatrix-elektrooptischen Vorrichtung ist, welche eine erfindungsgemäße Elektrodenstruktur benutzt.
- Verschiedene Methoden sind bekannt, um farbige Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, farbige elektrooptische Vorrichtungen und ähnliches zu verwirklichen. Unter diesen Methoden ist das häufigste System eines, in welchem ein Farbfilter auf einem oder zwei Substraten ausgebildet wird, da in diesem Falle eine vollständige Farbanzeigevorrichtung leicht verwirkllicht werden kann und ein Fernsehbildschirm erzeugt werden kann. Bekannte Farbfiltersubstrate sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt.
- Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, umfaßt eine elektrooptische Vorrichtung zwei beabstandete Glassubstrate 1 mit einem Farbfilter 2, der auf einem der beiden Substrate ausgebildet ist, und einen ITO(Indium-Zinnoxid)Film 3, der auf dem anderen der beiden Substrate ausgebildet ist, und eine Flüssigkristallschicht 4, welche zwischen den Substraten 1 angeordnet ist. Das Farbfilter 2 wird durch Färben, Elektroablagern oder Drucken gebildet. Der ITO- Film 3 wird durch Besputtern oder Ablagerung im Vakuum gebildet und dann in eine beliebige Gestalt gebracht.
- Fig. 2 zeigt eine Anordnung, in welcher der ITO-Film 3 auf dem Farbfilter 2 gebildet ist, und Fig. 3 zeigt eine Anordnung, in welcher das Farbfilter 2 auf dem ITO-Film 3 gebildet ist. Diese Anordnungen jedoch weisen jeweils die folgenden Probleme auf. In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist es möglich, daß in den Bereichen, in denen der ITO-Film 3 Stufenabschnitte des Farbfilters 2 überdeckt, eine schlechte Leitfähigkeit vorliegt. Während das Farbfilter 2 für gewöhnlich aus organischem Material besteht, besteht der ITO-Film 3 aus anorganischem Material, so daß wegen der während des Herstellungsverfahrens einer Platte ausgeübten thermischen Einwirkung eine Dehnungsspannung auftritt und einen negativen Einfluß auf die Orientierung der Flüssigkristallschicht 4 ausübt. Dieses Problem kann durch Anbringen einer Über-Beschichtung auf der Oberfläche des Farbfilters 2 und dem Ausbilden des ITO-Films 3 auf der Über-Beschichtung verhindert werden, was aber zu einem komplizierten Herstellungsverfahren und einer Erhöhung der Produktionskosten führt.
- Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung andererseits weist das Problem einer schlechten Leitfähigkeit des ITO-Films 3 nicht auf, hat aber den Nachteil, daß eine an die Flüssigkristallschicht 4 angelegte Spannung abfällt, da das Farbfilter 2 als Isoliermaterial zwischen der Flüssigkristallschicht 4 und dem ITO-Film 3 wirkt, welcher die Elektrode zum Treiben der Flüssigkristallschicht 4 bildet. Um mit diesem Problem fertig zu werden, wurden Versuche gemacht, die Dielektrizitätskonstante des Farbfilters 2 zu erhöhen oder den Farbfilter 2 selbst leitfähig zu machen. Solche Versuche aber führten bis jetzt noch nicht zu praktikablen Resultaten.
- In Fig. 1 ist deshalb eine erfindungsgemäße elektrooptische Vorrichtung gezeigt welche obere und untere Substrate 1 aus Glas, Plastik, Keramik oder ähnlichem aufweist. Wenigstens eines der Substrate 1 ist lichtdurchlässig. Die Vorrichtung von Fig. 1 umfaßt auch ein Farbfilter; einen elektroleitfähigen Film 3 aus ITO, SnO&sub2; oder ähnlichem; eine Schicht 4 aus elektrooptischem Material, zum Beispiel eine Flüssigkristallschicht; und einen elektrisch leitfähigen, aufgebrachten Film 5. Ein Orientierungsfilm aus Polyimid, Silan, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyamidimid, einem Fluor enthaltenden Polymer, SiO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2; oder ähnlichem ist an der Oberfläche des elektroleitenden Films 3 ausgebildet und ist an der Oberfläche des elektrisch leitfähigen, aufgebrachten Films 5 ausgebildet, wobei die Orientierungsfilme dann einer Ausrichtungsbehandlung, zum Beispiel einer Reibbehandlung, schiefen Dampfablagerung wie in der US-A-3 834 792 gezeigt, oder ähnlichem unterworfen werden. Das Farbfilter 2 wird durch ein Elektroablagerungsverfahren (wie zum Beispiel in der US-A-4 522 691 offenbart) ein Druckverfahren, ein Fotolithografieverfahren oder ähnliches gebildet.
- Der Vorrichtung von Fig. 1 wird durch den elektroleitenden Film 3 und durch den diesen kreuzenden elektrisch leitfähigen, aufgebrachten Film 5 eine Punktmatrixelektrodenstruktur gegeben. Die Punktmatrixelektrodenvorrichtung kann für eine einfache Matrixelektrodenvorrichtung benutzt werden, eine Zweipolvorrichtung mit einem nicht linearen Widerstandselement, zum Beispiel einer nicht stöchiometrischen Verbindung aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Germaniumoxid, Germaniumnitrid, Germaniumkarbid (wie in der EP-A-3-182 484 oder der EP-A-2-202 092 offenbart) , MIM (wie zum Beispiel in der US-A-4 413 883 offenbart) , einem Varistor, einer Ringdiode oder ähnlichem.
- Eine durch Verteilen kleiner Partikel von ITO in einem akrylartigen Harz gebildete Dispersion wurde in einer Streifengestalt, d.h. in der Form von Streifen, durch Offsetdruck gedruckt und dann in ein Glassubstrat 1 eingebrannt, auf welchem Farbfilter 2 gebildet worden sind, um 480 x 128 Einheitspixels vorzusehen. Dadurch wurde ein streifenartiger, elektrisch leitfähiger Film 5 auf den Farbfiltern 2 gebildet. Dieser streifenartige, elektrisch leitfähige Film 5 wurde durch ein Mikroskop untersucht und elektrischen Messungen ausgesetzt. In keinem der 480 Streifen aber wurde eine schlechte Leitfähigkeit festgestellt. Ein Orientierungsfilm, wie zum Beispiel Polyimid, wurde auf der Oberfläche des elektrisch leitfähigen Films 5 gebildet und gerieben, worauf dann die Flüssigkristallanzeige mit der in Fig. 1 gezeigten Struktur hergestellt wurde. Auf diese Weise wurde eine gute Farbanzeigevorrichtung geschaffen.
- Es war übliche Praxis, den ITO-Film als Anzeigeelektrode mittels einer Vakuumtechnik, zum Beispiel Sputtern, zu bilden. Der elektrisch leitfähige Film 5 aber kann als Anzeigeelektrode durch ein Druckverfahren gebildet werden, so daß der Herstellungsprozeß einfacher und leichter wird und die Herstellungskosten beträchtlich verringert werden können.
- Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer TFT-Aktivmatrix-LC-Anzeigevorrichtung, welche die Erfindung angewandt wird. In Fig. 4 bezeichnet jedes der Bezugszeichen 1 bis 5 ein dem entsprechend numerierten Teil von Fig. 1 ähnliches Teil. Falls das Farbfilter 2 durch die Elektroablage rungsmethode gebildet ist, wird eine Vielzahl von Elektroden auf dem unteren Substrat 1 gebildet und danach eine Multifarbfilterschicht 2 auf jeder der Elektroden durch Elektroablagerung gebildet. Der elektrisch leitfähige Film 5 wird dann auf das Farbfilter 2 aufgebracht.
- Die Vorrichtung von Fig. 4 umfaßt einen Dünnfilmtransistor 6, einen als Pixelelektrode wirkenden ITO-Film 3, ein Farbfilter 2 und einen elektrisch leitfähigen Harzfilm 5, welcher als Gegenelektrode wirkt. Bei der Aktivmatrixanzeige wird der auf jedem Pixel angeordnete Dünnfilmtransistor 6 an- und abgeschaltet, um die Flüssigkristallschicht 4 zu treiben. Dadurch kann der elektrisch leitfähige Harzfilm, welcher die Gegenelektrode bildet, auf einem gemeinen Potential gehalten werden. Der elektrisch leitfähige Harzfilm 5 braucht mit anderen Worten kein Streifenmuster aufzuweisen, sondern kann im wesentlichen einheitlich auf der Oberfläche gebildet sein, welche sich im Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 4 befindet (die sogenannte ''Gesamtoberflächen-Kontaktelektrode").
- Falls der elektrisch leitfähige, aufgebrachte Film 5 wie in Beispiel 1 in einem Streifenmuster ausgebildet ist, wird der Widerstandswert der Treiberelektrode etwas höher sein als der eines bekannten ITO-Films, und die Spannung, die an die Schicht aus elektrooptischem Material, zum Beispiel die Flüssigkristallschicht 4, angelegt ist, sinkt. Wenn der leitfähige Film 5 jedoch in der Form einer "Gesamtoberflächen-Kontaktelektrode" benutzt wird, tritt dieses Problem nicht auf, und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbst für eine großformatige Platte benutzt werden.
- Daher ist diese Erfindung außergewöhnlich nützlich, um eine großformatige, hochgenaue Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige herzustellen, welche ungeachtet der Druckgenauigkeit einen außergewöhnlich kleinen Pixelabstand aufweist.
- In den in den Fig. 1 und 4 gezeigten Flüssigkristallvorrichtungen wurde nach Ausbildung des Orientierungsfilms auf dem elektrisch leitfähigen Harzfilm 5 eine Orientierungsbehandlung, zum Beispiel Reiben, durchgeführt. Dabei kann aber der elektrisch leitfähige Harzfilm 5 selbst als Orientierungsfilm verwendet werden. Insbesondere in diesem Beispiel wurden kleine ITO-Partikel im Polyimidharz verteilt, das als Orientierungsfilm der Flüssigkristallanzeige benutzt wird, und dieser Film wurde auf das Farbfilter 2 in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht, um den elektrisch leitfähigen Harzfilm 5 zu bilden. Darüber hinaus wurde dieser elektrisch leitfähige Harzfilm gerieben, um eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu schaffen, welche die gleiche Struktur wie die in Fig. 1 gezeigte aufweist. Es wurde bestätigt, daß eine gute Farbanzeige in dieser Art und Weise hergestellt werden kann. Diese Methode könnte sowohl den leitfähigen Film als auch den Orientierungsfilm durch einen einzigen Prozeß herstellen und dadurch die Herstellungskosten weiter verringern.
- Das Harz des elektrisch leitfähigen, aufgebrachten organischen Films kann zum Beispiel aus Acrylharz, Epoxidharz, Vinylchloridharz, Polyimid, Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyethylen, Polyurethan, Polysulfon oder Polypropylen sein.
- Die in dem Harz verteilten kleinen Partikel können zum Beispiel ITO(Indium-Zinnoxid), In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ZnO, Sb&sub2;O&sub5;, Au, Ag, Pt, Cu, Ni oder Cr sein.
- Neben einem Harz mit elektrisch leitfähigen, kleinen, darin verteilten Partikeln ist es auch möglich, für den elektrisch leitfähigen, aufgebrachten Film organische Metallverbindungen, zum Beispiel Alkoxide von In und Sn, organische Metallverbindungen von Chloriden von In und Sn und ähnlichem zu benutzen. Dabei wird die Verbindung aufgebracht und ihr mittels Hitzebehandlung, Hydrolyse oder ähnlichem durch eine Reaktion elektrische Leitfähigkeit gegeben. Verschiedene Beschichtungsmethoden können benutzt werden, zum Beispiel Drucken, Schleuderbeschichten, Spritzen, Eintauchen usw.
- Eine höchst verläßliche, elektrooptische Farbvorrichtung kann bei verringerten Herstellungskosten durch die Benutzung eines elektrisch leitfähigen, aufgebrachten Films als Elektrode einer elektrooptischen Vorrichtung, wie oben beschrieben, erreicht werden.
Claims (12)
1. Elektrodenstruktur zur Benutzung in einer
elektrooptischen Vorrichtung, umfassend
- ein Substrat (1);
- eine Vielzahl von Farbfiltern (2) aus organischem
Material auf dem Substrat (1) ; und
- einen über den Farbfiltern (2) liegenden elektrisch
leitfähigen Film (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
der elektrisch leitfähige Film (5) aus Harz mit darin
fein verteiltem elektrisch leitfähigem Material besteht
und
daß der Film (5) in direktem Kontakt mit den
Farbfiltern (2) steht.
2. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Harz Acrylharz, Epoxidharz,
Vinylchloridharz, Polyimid, Polyamid, Polyester,
Polycarbonat, Polyethylen, Polyurethan, Polysulfon oder
Polypropylen ist.
3. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material
Partikel aus ITO, In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ZnO, Sb&sub2;O&sub5;, Au, Ag, Pt,
Cu, Ni oder Cr umfaßt.
4. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbfilter
(2) durch ein Elektroablagerungsverfahren, ein
Druckverfahren oder durch Fotolithografie gebildet ist.
5. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitfähige Film (5) einen 0rientierungsfilm trägt.
6. Elektrodenstruktur nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Orientierungsfilm aus Polyimid,
Silan, Polyvinylalkohol, Polyamid, Polyamidirnid, einem
Fluor enthaltenden Polymer, SiO, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; oder TiO&sub2;
hergestellt ist.
7. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitfähige Film (5) durch Drucken,
Schleuderbeschichten, Spritzen oder Eintauchen gebildet ist.
8. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitfähige Film (5) aus Streifen gebildet ist.
9. Elektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der elektrisch
leitfähige Film (5) über die ganze Oberfläche des
Substrats (1) erstreckt oder sich über den Bereich des
Substrats erstreckt, in welchem die Farbfilter (2)
vorgesehen sind.
10. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch
leitfähige Film (5) durch derartiges Behandeln eines
Films einer organischen Metallverbindung gebildet
ist, daß er elektrisch leitfähigkeit wird.
11. Elektrodenstruktur nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektrodenstruktur Teil einer elektrooptischen Vorrichtung
mit TFT(Dünnfilmtransistor)-Aktivelementen ist.
12. Elektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstruktur
Teil einer elektrooptischen Vorrichtung mit
nichtlinearen Widerstandselementen ist.
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