DE3811410C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, insbesondere eine solche vom Punktmatrixtyp.

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen gewinnen für Anzeigeeinrichtungen von Computerterminals, Wortprozessoren und dgl. zunehmend an Bedeutung, und zwar insbesondere weil Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen dünner und folglich leichter gebaut werden können als übliche mit Kathodenstrahlröhren arbeitende Anzeigevorrichtungen.

Die Grundstruktur einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung umfaßt in der Regel ein Paar durchsichtiger Substrate mit auf ihren einander gegenüberliegenden Oberflächen ausgebildeten durchsichtigen Elektrodenschichten und einer zwischen den Substraten vorgesehenen Flüssigkristallschicht. Bei einer üblichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dient als durchsichtiges Substrat durchsichtiges Glas (vgl. US-PS 47 15 686). Das durchsichtige Glassubstrat besitzt eine hervorragende Durchsichtigkeit von 90% oder mehr.

Da jedoch Glas ein relativ schwerer Werkstoff ist, sind großdimensionierte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen aus Glas nicht besonders zweckmäßig. Darüber hinaus besitzt Glas eine niedrige Schlagzähigkeit, d. h. es ist relativ brüchig. Bei einer großdimensionierten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelangen üblicherweise Glasplatten einer Stärke von etwa 1,1 mm zum Einsatz. Dies führt dazu, daß es infolge des hohen Glasgewichts zu einer Verbiegung oder Verwerfung des Glassubstrats unter Verschlechterung der Anzeigeleistung kommt. Darüber hinaus läßt sich Glas nicht ohne Schwierigkeiten tönen, so daß man Farbfilter benötigt, wenn man eine farbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung benötigt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine leichtgewichtige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhöhter Schlagzähigkeit und verminderter Verbiegungs- oder Verwerfungsneigung, die auch ohne Mitverwendung eines getrennten Farbfilters für eine farbige Anzeige ausgelegt werden kann, bereitzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung, die durch ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die jeweils aus einem durchsichtigen gehärteten Diethylenglykolbisallylcarbonat­ harz bestehen oder ein solches enthalten, im Abstand voneinander angeordnet sind und einander gegenüberliegen; eine erste durchsichtige Elektrodenschicht und eine zweite durchsichtige Elektrodenschicht, die jeweils ein vorgegebenes Muster aufweisen und auf einander gegenüberliegenden Ober­ flächen von erstem und zweitem Substrat angeordnet sind und eine zwischen erster und zweiter Elektrodenschicht vor­ gesehene Flüssigkristallschicht gekennzeichnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die durch ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die jeweils aus einem durchsichtigen gehärteten Diethylenglykolbisallylcarbonat­ harz bestehen oder ein solches enthalten, im Abstand voneinander angeordnet sind und einander gegenüberliegen; eine erste durchsichtige Elektrodenschicht und eine zweite durchsichtige Elektrodenschicht, die derart auf gegenüber­ liegenden Oberflächen von erstem und zweitem Substrat angeord­ net sind, daß sie zueinander praktisch senkrecht liegen und eine zwischen erster und zweiter Elektrodenschicht vorgesehene Flüssigkristallschicht gekennzeichnet ist.

Eine gattungsmäßig mit der erfindungsgemäßen Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vergleichbare Flüssigkristall-Anzeigevor­ richtung, deren elektrodentragende und eine Flüssigkristall­ schicht einschließende Substrate aus Ethylenglykol- oder Allylcarbonateinheiten enthaltenden Polymerisaten bestehen können, ist bereits aus der DE-OS 34 17 363 bekannt. Es ist aber auch bekannt, daß Ethylenglykoleinheiten enthaltende Polymerisate nicht so durchsichtig sind wie Glas, brüchig sind und sehr leicht von organischen Lösungsmitteln ange­ griffen werden. Ferner ist auch noch bekannt, daß Allyl­ carbonateinheiten enthaltende Polymerisate recht undurch­ sichtig sind. Um so überraschender ist es, daß die Ethylen­ glykol- bzw. Allylcarbonateinheiten enthaltenden Polymeri­ saten eigenen und sie als Werkstoffe für Substrate von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen nicht gerade befähigen­ den Eigenschaften bei einer Kombination beider Monomeren­ einheiten nicht nur nicht aufgehoben werden, sondern sich sogar zu einer Eigenschaftskombination vereinigen, die in idealer Weise den Werkstoffanforderungen an Substrate für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen genügen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2A und 2E Querschnitte zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.

In sämtlichen Figuren besitzen die einzelnen Bezugszeichen dieselbe Bedeutung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung angewendet bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Reflexionstyp, die nach dem verdrehungsnematischen Modus (TN) arbeitet.

Eine in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) enthält ein Paar später noch detaillierter beschriebener durchsichtiger Harzsubstrate (11) und (12), die voneinander in gegebenem Abstand angeordnet sind und einander gegenüber liegen. Auf den beiden einander gegenüber­ liegenden Oberflächen der Substrate (11) und (12) sind jeweils durchsichtige Elektrodenschichten (13) und (14) aus einem durchsichtigen Leitermaterial, z. B. Indium oder Zinnoxid, ausgebildet. Auf den durchsichtigen Elektrodenschichten (13) und (14) befinden sich Schichten (15) und (16) zur Molekülausrichtung. Zwischen den Substraten (11) und (12) ist zum luftdichten Versiegeln dazwischen befindlichen Raum ein peripheres Dichtungsteil (17) vorgesehen. Der betreffende Raum ist mit einem eine Flüssigkristallschicht (18) bildenden nematischen Flüssigkristall gefüllt.

An den Außenseiten der Substrate (11) und (12) sind mittels beispielsweise eines wärmehärtbaren Epoxyharzklebstoffs oder - sofern eine hohe Zuverlässigkeit benötigt wird - mit einem Glaslot Polarisatoren (19) und (20) befestigt. Die beiden Polarisatoren (19) und (20) können aus Verbundfolien mit einem mit Jod oder einem dichroitischen Farbstoff gefärbten, gereckten Polyvinylalkoholfilm zwischen Celluloseacetatschutzschichten und dgl. bestehen. Ein solcher Polarisator besitzt eine Durchlässigkeit von 40 bis 50% und einen Polarisationsgrad von etwa 90%.

Darüber hinaus ist an dem Polarisator (20) des unteren Substrats (12) mit Hilfe eines auch zum Befestigen der Polarisatoren (19) und (20) verwendeten Klebstoffs eine lichtreflektierende Platte (21) befestigt.

Erfindungsgemäß bestehen die beiden Substrate (11) und (12) zweckmäßigerweise aus einem durchsichtigen Harz, insbesondere einem durchsichtigen wärmehärtbaren Diethylenglykolbisallylcarbonatformling. Diethylen­ glykolbisallylcarbonat entspricht der Formel:

Das Diethylenglykolbisallylcarbonat erhält man durch Umsetzen von Diethylenglykol mit Allylcarbonat. Ein durchsichtiges gehärtetes Harz erhält man in üblicher bekannter Weise durch Härtung des Diethylenglykolbisallylcarbonats in Gegenwart eines Peroxidkatalysators. Das gebildete Harz besitzt hervorragende chemische, optische und mechanische Eigenschaften.

Die folgenden Tabellen I und II enthalten Angaben über die Eigenschaften eines Diethylenglykolbisallylcarbonatformlings. Die Tabelle I enthält Angaben über das spezifische Gewicht, den Brechungsindex, die Abb´-Zahl, die Durchsichtigkeit, die Zugfestigkeit, den Bruchmodul, die Schlagzähigkeit nach Izod, die Härte, den linearen Ausdehnungskoeffizienten und die maximale Betriebstemperatur des Formlings. Die Tabelle II enthält Angaben über seine Chemikalien-, Witterungs- und Hitzebeständigkeit.

Tabelle I
spezifisches Gewicht|1,31
Brechungsindex	1,498
Abb´-Zahl	57,8
prozentuale Durchsichtigkeit	92
Zugfestigkeit (kPa)	41202
Bruchmodul (kPa)	58860
Schlagzähigkeit nach Izod am gekerbten Prüfling (kgcm/cm	2
Rockwellhärte	M95
linearer Ausdehnungskoeffizient cm/cm/°C	9×10⁵
maximale Betriebstemperatur	100°C für Normalbetrieb
	150°C für Kurzbetrieb (1 h)

Tabelle II

Aus den Tabellen I und II geht hervor, daß der Formling folgende Eigenschaften aufweist:

• 1. Er ist farblos und durchsichtig und besitzt eine zur Durchlässigkeit einer Glasplatte äquivalente Durchlässigkeit bzw. Durchsichtigkeit von 92%.
• 2. Er besitzt einen geringfügig niedrigeren Brechungsindex (nD =1,498 bei 20°C) als eine Glasplatte.
• 3. Er besitzt ein spezifisches Gewicht von 1,31, was nur die Hälfte des spezifischen Gewichts einer Glasplatte beträgt.
• 4. Er besitzt eine Härte (Rockwell) M95, diese ist weit größer als diejenige eines Methacrylsäure-polycarbonat- oder sonstigen Allzweckharzes, d. h. der Prüfling besitzt eine hervorragende Kratz- und Abriebbeständigkeit.
• 5. Da der Formling aus einem Harz besteht, läßt er sich ohne weiteres in jeder beliebigen Farbe anfärben.
• 6. Er besitzt eine hohe Schlagzähigkeit nach Izod von 2 (kgcm/cm), eine Zugfestigkeit von 41202 kPa, ein Bruchmodul von 58860 kPa und eine der Schlagzähigkeit des Methacrylharzes äquivalente Schlagzähigkeit. Darüber hinaus kommt es nicht ohne weiteres zu einer Verbiegung oder Verwerfung (Biegemodul: 5886 bis 9810 MPa). Eine Schwimmglasplatte (float glass plate) besitzt demgegenüber lediglich eine tolerierbare Biegebelastung von 7848 kPa.
• 7. Er besitzt eine ermittelte maximale Betriebstemperatur von 100°C für Normalbetrieb und von 150°C für kurzzeitigen (1 h) Betrieb und somit eine hervorragende Hitzebeständigkeit.
• 8. Wie sich aus Tabelle II ergibt, ist seine chemische Beständigkeit gegenüber Wasser, den verschiedensten organischen und anorganischen Lösungsmitteln, hervorragend.
• 9. Er besitzt schließlich eine hervorragende Witterungs-, Heißwasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) mit Hilfe der durchsichtigen Harzsubstrate näher erläutert (vgl. Fig. 2A bis 2E).

Entsprechend Fig. 2A werden auf durchsichtigen Substraten (11) und (12) auf dem angegebenen Harz durchsichtige Schichten aus einem leitenden Werkstoff ausgebildet. Die Leiterwerkstoffschichten werden durch Fotoätzung einer geeigneten Musterung unterworfen und werden dabei zu durchsichtigen Elektrodenschichten (13) und (14). Danach werden die Substrate (11) und (12) mit den darauf befindlichen Elektrodenschichten (13) und (14) so angeordnet, daß die Elektrodenschichten (13) und (14) einander gegenüber liegen.

Gemäß Fig. 2B werden in üblicher bekannter Weise an den Elektrodenschichten (13) und (14) Schichten (15) und (16) zur Molekülausrichtung befestigt.

Gemäß Fig. 2C werden zwischen gegenüberliegenden Endabschnitten der beiden zur Molekülausrichtung dienenden Schichten (15) und (16) Dichtungsteile (17) derart befestigt, daß zwischen den Substraten (11) und (12) ein zur Aufnahme eines Flüssigkristalls dienender luftdichter Raum (20) geschaffen wird. In einem der Dichtungsteile (17) ist eine Flüssigkristallfüllöffnung (23) vorgesehen.

Durch die Füllöffnung (23) werden entsprechend Fig. 2D in den Füllraum (20) Flüssigkristalle (18) gefüllt. Danach wird entsprechend Fig. 2E die Füllöffnung (23) mit Hilfe eines Dichtungsteils (24) versiegelt.

Anschließend werden an den Außenseiten der durchsichtigen Substrate (11) und (12) Polarisatoren (19) und (20) und schließlich an der Unterseite des Polarisators (20) eine reflektierende Platte (21) befestigt. Bei Durchführung dieser Maßnahme erhält man die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10). Wird nun an einer vorgegebenen Stelle der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) ein Anschluß hergestellt, ist die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gebrauchsfertig.

Durch Verwendung durchsichtiger Elektrodensubstrate aus einem durchsichtigen Harz besitzt die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ein geringes Gewicht und eine erhöhte Schlagbeständigkeit. Darüber hinaus kommt es selbst bei einer großdimensionierten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung weder zu einer Verbiegung noch zu einer Verwerfung der Substrate.

Da sich die Substrate ohne Schwierigkeiten anfärben oder tönen lassen, eignet sich die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auch für eine Farbanzeige.

Die Erfindung ist zwar anhand einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom TN-Modus näher erläutert, die Erfindung läßt sich jedoch auch auf die verschiedensten anderen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit durchsichtigen Elektroden, z. B. eine 640×640 Punktmatrix- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einer Punktgröße von 0,32×0,32 mm (in diesem Falle sind die Elektroden (13) und (14) derart angeordnet, daß sie einander kreuzen) anwendbar. Darüber hinaus können anstelle des im vorliegenden Falle verwendeten Diethylenglykolbisallylcarbonatformlings auch noch die verschiedensten anderen durchsichtigen Harze Verwendung finden.

Claims (5)

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - ein erstes Substrat (11) und ein zweites Substrat (12), die jeweils aus einem durchsichtigen gehärteten Diethylenglykolbisallylcarbonatharz bestehen oder ein solches enthalten, im Abstand voneinander angeordnet sind und einander gegenüber liegen;
• - eine erste durchsichtige Elektrodenschicht (13) und eine zweite durchsichtige Elektrodenschicht (14), die jeweils ein vorgegebenes Muster aufweisen und auf einander gegenüber liegenden Oberflächen von erstem und zweitem Substrat (11, 12) angeordnet sind und
• - eine zwischen erster und zweiter Elektrodenschicht (13, 14) vorgesehene Flüssigkristallschicht (18).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf der ersten Elektrodenschicht (13) und der zweiten Elektrodenschicht (14) Schichten (15, 16) zur Molekülausrichtung vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf einer Außenfläche des zweiten Substrats (12) eine lichtreflektierende Schicht (21) vorgesehen ist.

4. Punktmatrix-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - ein erstes Substrat (11) und ein zweites Substrat (12) die jeweils aus einem durchsichtigen gehärteten Diethylenglykolbisallylcarbonatharz bestehen oder ein solches enthalten, im Abstand voneinander angeordnet sind und einander gegenüber liegen;
• - eine erste durchsichtige Elektrodenschicht (13) und eine zweite durchsichtige Elektrodenschicht (14), die derart auf gegenüberliegenden Oberflächen von erstem und zweitem Substrat (11, 12) angeordnet sind, daß sie zueinander praktisch senkrecht liegen und
• - eine zwischen erster und zweiter Elektrodenschicht (13, 14) vorgesehene Flüssigkristallschicht (18).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf der ersten Elektrodenschicht (13) und der zweiten Elektrodenschicht (14) Schichten (15, 16) zur Molekülausrichtung vorgesehen sind.