DE4340778A1 - Flüssigkristallanzeige und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeige (LCD) und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Eine LCD, eine Art von Flachanzeige, die im allgemeinen zwei leitfähige Platten aufweist, zwischen denen ein anisotroper dielektrischer Flüssigkristall eingefüllt ist, gibt ein Bild, wie etwa einen Buchstaben, eine Ziffer und dergleichen unter Ausnutzung der Änderung der Lichtreflexionscharakteristik gemäß der Änderung einer angelegten Spannung wieder.

Diese Art von LCD weist zwei Glassubstrate auf, die einander gegenüberstehen und zwischen denen Abstandstücke zur Ausbildung eines Raums in einem bestimmten Zwischenraum, der mit dem Flüssigkristall gefüllt ist, liegen, was weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird.

An den Innenseiten von zwei parallelen transparenten Glassubstraten sind eine transparente Elektrodenschicht aus Indiumzinnoxid (ITO) und eine Orientierungsschicht, welche die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls bestimmt, übereinander aufgebracht.

Die transparente Elektrodenschicht aus ITO weist ein bestimmtes Verteilungsmuster auf, und eines der Glassubstrate weist eine gemeinsame Elektrode, das andere eine Segmentelektrode auf.

Der Randbereich der Innenseite eines der Substrate wird mit Ausnahme eines Bereichs zur Aufnahme des Flüssigkristalls mit einem Dichtmittel abgedeckt, wonach zur Ausbildung einer Flüssigkristallzelle gesintert wird.

Auf der Innenseite der Flüssigkristallzelle sind Abstands­ teile eingefügt, die für einen konstanten Zellenzwischenraum zwischen den Substraten sorgen. Der Zellenzwischenraum wird über eine Öffnung mit dem Flüssigkristall gefüllt, wonach die Öffnung mit dem Dichtmittel verschlossen wird.

Auf die Außenseite eines jeden Substrats wird für eine effektive Anzeige ein Polarisator geklebt.

Bei dieser Art LCD werden, wenn eine Spannung an die transparenten Elektrodenschichten innerhalb der beiden Glassub­ strate angelegt und damit ein elektrisches Feld ausgebildet wird, wegen der elektrischen Anisotropie die Flüssigkristallmoleküle zwischen den Substraten in der durch die Orientierungsschicht bestimmten Richtung verdreht, wodurch sie von außen kommendes Licht brechen. Das hat zur Folge, daß die Moleküle, die am Überschneidungspunkt, wo sich die aufgebrachte gemeinsame Elektrode und die aufgebrachte Segmentelektrode treffen, das Licht durchlassen und so ein Bild angezeigt wird.

Im Falle einer großen LCD der oben beschriebenen Art, beispielsweise größer als 20 cm (8 inch) ist es erforderlich, die Dicke des Substrats zu minimieren, aber es ist schwierig, den Zellenzwischenraum aufrechtzuerhalten.

Bei dieser herkömmlichen LCD werden nach dem Ausbilden des Dichtmittels und der Abstandsstücke auf dem Substrat die Substrate unter hoher Temperatur durch eine Heißpresse gepreßt, wobei gleichzeitig das Dichtmittel und die Abstandsstücke gepreßt werden. Nach der Wegnahme des Druckes haben die Abstandsstücke jedoch die Neigung, wieder ihre ursprüngliche Konfiguration einzunehmen, während das Dichtmittel den gesinterten Zustand beibehält.

Im Falle einer STN- (super twisted nematic [super verwundene nematische]) LCD beträgt ferner die Ausdehnung von Natriumkalk- Glas, das meistens als Substrat verwendet wird, ungefähr das Doppelte derjenigen des thermoplastischen Dichtmittels, was der Hauptgrund für einen Zellzwischenraumfehler ist.

Der Zellzwischenraum ist daher im Mittelteil größer als am Rand, was das Bild unklar macht.

Zur Lösung des obigen Problems wurde ein mit einem Kleber beschichtetes Abstandsteil vorgeschlagen. Der Kleber reagiert aber chemisch mit dem dielektrischen anisotropen Flüssigkristall. Die praktische Umsetzung ist deshalb schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten LCD, die einen gleichförmigen Zellzwischenraum und eine verbesserte Wiedergabe hat.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen LCD zu schaffen.

Hierzu schlägt die Erfindung eine LCD vor, welche Abstands­ stücke, ein Dichtmittel, einen dielektrischen anisotropen Flüssigkristall, zwei transparente Natriumkalkglas-Substrate mit Nuten in der äußeren Oberfläche zur Verminderung der Umformung der Substrate aufweist.

Ferner schafft die Erfindung ein Photolithographieverfahren zur Herstellung der LCD, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Aufbringen eines Photoresists auf den Außenseiten von zwei Natriumkalk-Gläsern, von denen jedes eine transparente ITO- Elektrodenschicht oder eine Orientierungsschicht aufweist; Belichten der mit dem Photoresist versehenen Gläser durch eine Maske; Ätzen der belichteten Gläser zur Erzeugung eines Musters auf den Gläsern; Ätzen der gemusterten Natriumkalk-Gläser mit einer Fluorwasserstofflösung zur Erzeugung der Nuten aufweisenden Gläser.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen ist bzw. sind

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht, welche eine Aus­ führungsform einer LCD gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 2 eine Draufsicht, welche diese Ausführungsform der LCD gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 3 eine Draufsicht, welche eine weitere Ausführungsform einer LCD gemäß der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 4A, 4B und 4C seitliche Schnittansichten zu einem Prozeß, welche ein Verfahren zur Herstellung der LCD gemäß den Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, und

Fig. 5 eine seitliche Schnittansicht einer LCD zur Unter­ stützung der Erläuterung der Aufrechterhaltung des Zellzwischen­ raumes.

Eine Flüssigkristallanzeige und ein Verfahren zur Her­ stellung derselben werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen im einzelnen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist eine LCD transparente ITO-Elektrodenschichten 2 und 20, nämlich eine Segmentelektrode bzw. eine gemeinsame Elektrode, und Orientierungsschichten 3 und 30, welche die Charakteristik der dielektrischen Anisotropie eines Flüssigkristalls bestimmen, zwischen zwei parallelen transparenten Natriumkalkglas-Substraten 1 und 10 auf.

Abstandsteile 4 sind zwischen den Glassubstraten 1 und 10 zur Aufrechterhaltung eines Zwischenraums zwischen diesen verteilt angeordnet. Ein Dichtmittel 6 wird auf den Rand der Innenfläche eines der Glassubstrate 1 und 10 gedruckt und zur Erzeugung einer Flüssigkristallzelle 100 gesintert. Daher wird ein Raum 5 für Flüssigkristall zwischen den Glassubstraten 1 und 10 ausgebildet.

Polarisatoren 7 und 70 für eine wesentliche Anzeige sind auf die Außenflächen der Glassubstrate 1 bzw. 10 geklebt.

Eine LCD gemäß der Erfindung weist Glassubstrate 1 und 10 mit Nuten bzw. Rillen 80 am Rand ihrer Außenflächen auf, um eine Umformung der Glassubstrate 1 und 10, die von einem Pressen der Flüssigkristallzelle 100 unter hoher Temperatur herrühren, zu verhindern.

Fig. 2 ist eine Draufsicht einer LCD ohne Polarisatoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 2 zu sehen, weist jede Nut 80 zum Verhindern, daß sich die Substrate 1 und 10 werfen, eine kontinuierliche rechteckige Form innenseitig des Dichtmittels 6, das am Rand des Substrats mit Ausnahme eines Bereichs 61 zur Aufnahme des Flüssigkristalls ausgebildet ist, auf.

Wenn jede Fläche der Substrate 1 und 10 einen rechteckigen oder einen anderen Aufbau hat, hat das Dichtmittel 6 einen entsprechenden Aufbau, und die Nuten 80 werden im entsprechendem Aufbau innerhalb des Dichtmittels 6 ausgebildet.

Fig. 3 ist eine Draufsicht einer LCD ohne Polarisatoren, die eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Da die Ausdehnung während des Montagevorganges am größten längs der langen Seiten der Substrate 1 und 10 ist, sind, wie in Fig. 3 gezeigt, Nuten 80a in Form von zwei parallelen Linien längs der langen Seiten der Substrate 1 und 10 ausgebildet. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, sind die Nuten 80A innenseitig des Dichtmittels ausgebildet.

Ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen LCD ist in den Fig. 4A, 4B und 4C veranschaulicht.

Gemäß Fig. 4A wird eine lichtempfindliche Emulsion 9, beispielsweise ein Photoresist, auf der Außenseite eines Natriumkalkglas-Substrats 1 aufgebracht, während die transparente ITO-Elektrodenschicht 2 auf der Innenseite des Substrats 1 ausgebildet wird.

Gemäß Fig. 4B wird die lichtempfindliche Emulsion 9 durch eine Maske hindurch belichtet und erodiert, wonach Teile der lichtempfindlichen Emulsion 9 dort, wo die Nuten dann ausgebildet werden, zur Erzeugung eines bestimmten Musters entfernt werden.

Gemäß Fig. 4C werden die Nuten 80 mit einer bestimmten Tiefe durch Ätzen des Glassubstrats 1 mit einer Fluorwasserstofflösung ausgebildet, wobei die lichtempfindliche Emulsion 9, von der Teile, nämlich ein bestimmtes Muster für die Nuten, entfernt sind, als Maske verwendet wird.

Die Konzentration der Fluorwasserstofflösung beträgt 0,3 Gew.-% was die am höchsten bevorzugte Konzentration für Nuten richtiger Tiefe ist.

Beispielsweise wird, wenn ein Glassubstrat einer Dicke von 0,7 mm mit einer Fluorwasserstofflösung von 0,3 Gew.-% ungefähr 1 Minute lang geätzt wird, eine Nut einer Tiefe von ungefähr 0,01 mm und einer Breite von 1 mm ausgebildet, was die am meisten bevorzugte Form für Festigkeit und Begrenzung einer Formänderung des Glassubstrats ist.

Der weitere Prozeß zur Herstellung einer LCD verläuft in herkömmlicher Weise. Das heißt, es werden auf den transparenten ITO-Elektrodenschichten 2 und 20 der Glassubstrate 1 und 10 mit den Nuten 80 und 80A Orientierungsschichten 3 und 30 zur Begrenzung der dielektrischen Anisotropiecharakteristik des Flüssigkristalls ausgebildet.

Danach werden Abstandsteile 4 verteilt zwischen den Glassubstraten 1 und 10 angeordnet und der Rand der Glassubstrate 1 und 10 mit dem Dichtmittel 6 bedruckt, wonach die Glassubstrate zur Erzeugung einer Flüssigkristallzelle bei hoher Temperatur gepreßt und gesintert werden.

Nach dem Auffüllen der Flüssigkristallzelle mit dem Flüssig­ kristall und ihrem Verschließen, werden Polarisatoren 7 und 70 auf die Außenflächen der Glassubstrate 1 und 10 geklebt, womit eine LCD, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, fertiggestellt ist.

Andererseits können die Nuten 80 und 80A auch nach dem Ausbilden der Orientierungsschichten 3 und 30 ausgebildet werden.

Gemäß der Erfindung läßt sich das Werfen der Substrate verhindern, indem Glassubstrate 1 und 10 mit Nuten 80 und 80A vorgesehen werden, was in größeren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt ist.

Wenn zwei Natriumkalkglas-Substrate 1 und 10 mit Heißpressen P₁ und P₂ bei hoher Temperatur zusammengepreßt werden, werden die Glassubstrate 1 und 10, das Dichtmittel 6 und die Abstandsteile 4 gepreßt. Da die Ausdehnung der Glassubstrate 1 und 10 etwa zweimal so groß ist wie die des Dichtmittels 6, ist, wenn der Druck weggenommen wird, der Mittelteil des Substrats einer herkömmlichen LCD mehr ausgebaucht als der Randbereich derselben, was wie eine Konvexlinse aussieht.

Gemäß der Erfindung aber ist die Ausdehnungskraft der Glassubstrate 1 und 10, die durch das Dichtmittel 6 begrenzt sind, durch die Wirkung der Nuten 80 und 80A in Richtung eines Pfeiles A geneigt, weshalb die beiden Glassubstrate 1 und 10 an dem Abschnitt der Nuten 80 und 80A zur Innenseite der Flüssig­ kristallzelle 100 hin gebogen sind. Das Dichtmittel 6 wird dabei zur Erzeugung der Flüssigkristallzelle 100 in dem Zustand gesintert, daß die Glassubstrate 1 und 10 gebogen bzw. geknickt sind.

Dadurch kann, auch wenn der Druck der Pressen P₁ und P₂ weggenommen ist, der Zellzwischenraum zwischen den Glassubstraten 1 und 10 durch die rezeproke Wirkung der Rückstellkraft der Abstandsteile 4 und von Kräften enger Anhaftung der Glassubstrate 1 und 10 und des Dichtmittel 6 gleichförmig gehalten werden.

Damit läßt sich insbesondere bei LCDs die größer als 20 cm (8 inch) sind, eine klarere Anzeige als früher gewinnen, da der Zellenzwischenraum zwischen den beiden Glassubstraten gleichför­ mig gehalten werden kann.

Claims (6)

1. Flüssigkristallanzeige mit einem Paar von Natriumkalk­ glas-Substraten (1, 10), zwischen den Substraten (1, 10) verteilt angeordneten Abstandsteilen (4), einem Dichtmittel (6) zum Abschließen der Substrate (1, 10) und einem zwischen den Substraten (1, 10) vorgesehenen Flüssigkristall, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Substrate (1, 10) eine Nut (80, 80A) an seiner Außenseite aufweist.

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (80, 80A), bei Blick von oben auf das Substrat innenseitig des Dichtmittels (6) angeordnet ist.

3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (80) kontinuierlich und vierseitig ist.

4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (80A) in Form zweier paralleler Linien längs Seiten des Substrats (1, 10) ausgebildet sind.

5. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeige nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit folgenden Verfahrens­ schritten: Aufbringen eines Photoresists (9) auf den Außenseiten von zwei Natriumkalkgläsern (1, 10), von denen jedes eine trans­ parente Indiumzinnoxid-Elektrodenschicht (2, 20) aufweist; Belichten der mit dem Photoresist (9) versehenen Gläser (1, 10) durch eine Maske (M), Ätzen des belichteten Photoresists zur Erzeugung eines Musters auf den Gläsern, Ätzen der mit dem Muster versehenen Natriumkalkgläser mit einer Fluorwasserstofflösung zur Erzeugung von Gläsern mit Nuten (80, 80A).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Fluorwasserstofflösung 0,3 Gew.-% beträgt.