DE7834317U1

DE7834317U1 - Fluessigkristallanzeigevorrichtung

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Publication number: DE7834317U1
Application number: DE19787834317U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1979-03-01
Also published as: GB1582388A; FR2375630B1; FR2375630A1; US4225241A; HK29181A; CH600362A5; DE2700981A1; DE7700701U1

Description

: Baden

— ρ —

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Flüssigkristallanzeigevorrichtung

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit mit transparenten Schichtelektroden versehenen, justierten Glasplättchen,

Bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ist es notwendig, zwei Glasplättchen, welche mit transparenten, durch Aufdampfen aufgetragene und durch Aetzen strukturierte Elektroden versehen sind, gegeneinander auf ca. 20-50 μτα genau zur Uebereinstimmung zu bringen. Wegen ungenügender Glasbruchgenauigkeit sind die strukturierten Elektroden nicht in einer definierten Lage in Bezug auf den

Glasrand, so dass ein Justieren auf Anschlag die gestellten Anforderungen bei weitem nicht erfüllt, Aus technologischen Gründen ist ein Aufbringen von sichtbaren, dem Justierzweck dienenden Referenzpunkten, z.B. durch Aufdrucken, mit defi-' nierter Lage zur Elektrodengeometrie ausgeschlossen.

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Es ist daher Aufgabe der Neuerung,eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung anzugeben, bei welcher es möglich ist, die Glasplättchen mindestens auf. 50 um, vorzugsweise aber auf 20 p, genau gegeneinander auszurichten, ohne dass der Transparenz abträgliche Massnahmen notwendig sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass jedes Glasplättchen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mindestens eine transparente strukturierte Markierung aufweist.

Gemäss der Neuerung ist es möglich, die Glasplättchen von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, sehr genau, ohne besondere Schwierigkeiten sogar besser als auf 20 um, gegeneinander zu j ustieren und hierbei auf die bisher notwendigen sichtbaren Referenzpunkte vollständig zu verzichten.

Ein Vorteil der Neuerung besteht darin, dass man die Abbildungen einander entsprechender Markierungen in einem optischen Dunkelfeld sichtbar machen und die Lage der Objekte durch Detektion der Abbildungen in der Bildebene eines Dunkelfeldaufbaues der optischen Justiervorrichtung feststellen kann, wodurch nicht nur ein zuverlässiges und schnelles und daher wirtschaftliches Herstellen von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, sondern darüber hinaus auch eine besonders genaue Justierung der Glasplättchen möglich ist. Von Vorteil ist hierbei vor allem aber

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-H-

auch dass die Markierungen in der fertigen Anzeigevorrichtung nicht zu sehen sind.

Ein weiterer Vorteil der Neuerung besteht darin, dass die Glasplättchen in einer mechanischen Justiervorrichtung unabhängig voneinander beweglich, parallel und in einem Abstand von höchsten 1 mm zueinander angeordnet werden können, wodurch nur die relative Lage der zu justierenden Glasplättchen gegeneinander als Fehlerquelle eine Rolle spielt, die durch die Koordinatenbestimmung der einzelnen Glasplättchen und durch deren Zusammenlegen auftretenden Fehler jedoch eliminiert werden.

Die Neuerung ermöglicht eine Detektion der abgebildeten Markierungen in der Bildebene eines Dunkelfeldaufbaus mittels einer Bildaufnahmeröhre oder'einer vorzugsweise im Kurz-Schluss betriebenen Differentialphotodiode. Durch die dabei mindestens teilweise erfolgende Integration über die Abbildung der Markierung, werden kleine Unregelmässigkeiten, wie sie etwa durch Aetzen der Markierungen entstehen können, ausgemittelt. Falls die Differentialphotodiode als HaIbbrücke betrieben und auf das Ausgangssignal Null justiert wird, haben Schwankungen der Beleuchtung oder des Beugungswirkungsgrades der Markierung keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Justierung.

BBC Baden

Markierungen mit periodischer Struktur, insbesondere Streifenrauster, deren Streifen parallel zueinander, in einem grössenordnur.gsmässig etwa dem 10-fachen der Wellenlänge des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes entsprechenden Abstand voneinander angeordnet sind, sind besonders geeignet. Derartige Strukturen lassen sich beid der notwendigen feinen Teilung besser und reproduzierbarer herstellen als kompliziertere Strukturen und erleichtern darüber hinaus eine Raumfrequenzbandpass-Filterung, was sich'in einem gegenüber unperiodischen Struktüren verbesserten Signal-Zu-Rauschverhältnis äussert.

Sehr zu empfehlen ist es, bei der Herstellung von Flüssigkristallanordnungen die Markierungen im gleichen Arbeitsgang wie die Strukturen der Elektroden in die Elektrodenschichten jedes Glasplättchens zu ätzen, da die Erstellung ^ der Markierungen auf diesem Wege dann praktisch ohne kostenverursachenden Mehraufwand bewerkstelligt wird. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die Strukturen in positiver oder negativer Form geätzt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Neuerung in vereinfachter Form dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 den optischen Strahlengang in einer Vorrichtung

zur Justierung zweier mit transparenten Markierungen versehenen Glasplättchen einer Flüssigkristallzelle,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein mit Markierungen versehenes Glasplättchen einer Flüssigkristallzelle,

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Pig.3 a) - -I) den zeitlichen Verlauf eines lüngs einer Zeile abgetasteten Signals U.bei Detektion der Abbildungen der Markierungen mit einem Vidikon,

e) eine Aufsicht auf die auf einem Monitor erscheinenden Abbildungen der Markierungen,

f) das längs einer Zeile abgetastete Signal U in Abhängigkeit von der Zeilenzahl N, und

Fig.4 eine Aufsicht auf eine Detektoranordnung.

In Fig.l bezeichnet 1 eine Lichtquelle, deren Licht nach Kollimation in einem Kondensor 2 zwei in einer mechanischen Justiervorrichtung 3 unabhängig voneinander beweglich, parallel und in einem Abstand von ca. 0,3 mm zueinander angeordnete Glasplättchen a und b durchsetzt.

Beide Glasplättchen haben rechteckige Gestalt bei Kantenlängen von 10 bzw. 30 mm und weisen auf ihren einander zugewandten Oberflächen strukturierte Elektroden 4 (Hauptelektrode) bzw. 5 (Rückelektrode) mit jeweils drei Markierungen A. bzw. D., wobei i=x, y, <p , auf. Eine beispielsweise Anordnung der drei Markierungen des Plättchens a (Träger der Hauptelektrode Z'J ist der Fig.2 zu entnehmen. Die Markierungen A und A dienen

χ y

der translatorischen Justierung in Richtung der durch die Koordinaten χ und y bezeichneten Glasränder, während durch die Markierung l\rp die Rotation des Plättchens um einen festen Punkt, etwa um eine der beiden Markierungen A oder A„, bestimmt

χ y

werden kann.

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Entsprechend, jedoch um einen Sollwert Δ N. , beispiels- „.■

¹ W.

weise 0,5 mm, in Richtung der dem i-ten Markierungspaar $

zugeordneten Koordinate verschoben, sind die Markierungen B₁ auf dem Glasplättchen b (Träger der Rückelektrode) angeordnet. Als Markierungen sind jeweils periodische Strukturen von gleichen Abmessungen und rechteckiger Gestalt vorgesehen. Bei allen Untersuchungen wurde als Struktur bevorzugt ein Streifenmuster von der Gestalt eines optischen Gitters mit Streifenabständen von ca. 25 ym bei ^'

einer Streifenhöhe von ca. 100 ^m und einer Länge von ca. |

300 ρ verwendet. Die Markierungen Aj^B^wurden zusammen mit §

den strukturierten Elektroden H,5 im gleichen Arbeitsgang k

:\ in die auf den Glasplättchen angebrachten ebenen Elektroden- ί schichten aus Zinndioxyd eingeätzt.

Nach Durchsetzen der beiden Glasplättchen wird das von der |

Lichtquelle 1 ausgehende Licht vom Objektiv 7 auf eine Dun- I

kelfeldblende 6 abgebildet. Lediglich das an den struktu- . ' rierten Markierungen A₁, B₁ gebeugte Licht gelangt in die

Bildebene 8 eines Dunkelfeldes. Die Strukturierung der Mar- :

kierungen A₁, B₁ bewirkt nämlich infolge der örtlichen Pha- I

senmodulation eine Beugung des einfallenden Lichtes, so dass %

die an sich völlig transparenten Markierungen A.., B. vom ob- f

jektiv 7 in der Bildebene 8 des Dunkelfeldes abgebildet werden &

und wegen der Anordnung in einem Dunkelfeld gut zu beobachten ;j

und zu detektieren sind. Als Anordnungen zum Detektieren der ■·< Abbildungen der Markierungen A₁, B₁ sind Bildaufnahmeröhren 9 oder Anordnungen von Dif fercnlialphotod ioilcn 10 vorgesehen.

l· ■''■■'

h =5C Baden

l~ - 8 -

ft.¹·· Um nun die beiden Glasplätti.:hen a, b gegenseitig zu justie-

ren, ist es notwendig, die relative Lage der auf diesen

Plättchen aufgebrachten Markierungen zu bestimmen, Hierzu werden die Plättchen unabhängig voneinander so ausgerichtet, 5. dass einander entsprechende Markierungen A-, B. beider Plättchen a, b an einer Detektoranordnung den gewünschten Sollwert ergeben.

—. Eine solche Detektion ist beispielsweise mit einer Bildaufnahmeröhre 9 möglich. Die einander entsprechenden Markierungen A·, B. werden hierbei auf eine Bildaufnahmeröhre (Si-Target Vidikon) abgebildet, wobei als Lichtquelle 1 eine infrarot (390 t. emittierende Diode verwendet wird.

Durch zeilenweises Abtasten der Bildebene 8 entsteht ein Zeitsignal, das die Information über die in der Bildebene herrschende Intensitätsverteilung enthält. In den Figuren

3a, b und c sind typische Verläufe des Videosignals darge- @ stellt, Fig. 3e zeigt die auf einem Monitor erscheinenden Abbildungen zweier einander entsprechender Markierungen A.,

Um die gegenseitige Lage der einander entsprechenden Markierungen A·, B. festzustellen, genügt es im Prinzip, den Sollwert durch die Anzahl der Abtastzeilen zwischen den Markierungen A- und B. zu bestimmen, da sowohl der Abbildungsmassstab als auch das Abtastraster konstant sind. Bedingt

?=i durch die Struktur

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ί?.·.ν ..ι 123/76

der Markierung,durch kleine Kratzer oder andere Störungen auf den Gläschen, sowie systembedingtes Rauschen ist das Signal- zu Rauschverhältnis des Videosignals zu ungünstig, um ohne Signalaufbereitung eine direkte Auswertung durchzuführen. Daher empfiehlt es sich, eine Int.ogration des Videosignals längs einer Zeile durchzuführen, um die Struktur der Markierung auRzumitteln und um dais systembedingte Rauschen zu reduzieren. Während das Integral des Videosignals längs einer Zeile 11 ohne Markierung, etwa gemäss den Fig. 3a und 3c annähernd Null wird, ergibt sich bei einem Videosignal, welches eine Zeile 12 mit Markierung erfasst, ein Verlauf wie er in Fig. 2d dargestellt ist. Mit Hilfe eines Schwellwertdetektors lässt sich somit leicht ·' feststellen ob das Videosignal eine Markierung erfasst oder nicht. Durch die Integration können sich kleinere Fehler, wie z.B. Kratzer oder Luftbläschen im Glas innerhalb oder ausserhalb der Markierungen somit nicht auswirken.

O Um weitere StöreinflUsse, wie leichte Aenderung der Markie.rungsbreite durch den Aetzprozoos odor Defokussierung der abgebildeten Markierung infolge Dickenschwankungen der CJ laser zu eliminieren, ist es vorteilhaft, nicht die Zeilenanzahl zwischen den Abbildungen dor Markierungen, sondern die Zeilenanzahl vom Intensitätsschwerpunkte der Abbildung der Markierung A .des ersten Glasplättchenc; a zum Xntensitätsschwerpunkt der Markierung B.des zweiten Glasplättchens b zu bestimmen. Bei der Auswertung ergeben dann selbst das

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^: Schrägstehen der Markierungen und unterschiedliche Hellig-

; keit (d.h. Sichtbarkeit) keine Fehler.

j Die vorstehend offenbarte Detektion wurde bei Glasplättchen

mit Abständen bis zu 1 mm vorgenommen und ergab in allen

; 5 Fällen eine Genauigkeit bei der Abstandsbestimmung der einander entsprechenden Markierungen von 0,13. Der Zeitbedarf

! für eine Auswertung einschliesslich der Normierung der Sig-

/A nale für ein betreffendes Stellglied (etwa einem Schrittmotor an der mechanischen Justiervorrichtung 3) betrug 60

j 10 - 80 ms.

Eine Bestimmung der gegenseitigen Lage der zu justierenden \ · Gläser a,b kann anstatt mit einem Vidikon 9 auch mit in der ■ Bildebene 8 des Dunkelfeldaufcaus angeordneten Differential-

! photodiodüii 10 erfolgen. In Fig.4 ist eine Aufsicht auf eine

I 15 solche Detektoranordnung dargestellt.Mit 13 bzw. 14 sind hier- ; bei die Differentialphotcaioden zur Erfassung der Abbildungen

; V.V der Markierungen A. bzw. B. bezeichnet. Die Bezugsziffern 15, j l6, 17 und 18 bezeichnen die zu den beiden Photodioden jeweils

gehörenden Detektorhälften.

20 F.ine derartige Detcktorar.ordnung 10 kann nun entweder fest

montiert oder auf einem Verschiebe- und Drehtisch befestigt I sein. Je nach Art der Montage ergibt sich eine andere Wirkungs·

. weise. Im Falle, der verschiebbaren Detektoranordnung 10 wird

] z.B. in einem ersten Schritt die Differentialphotodiode 13

' 25 mit der Abbildung der Markierung A^ des fixierten Gläschens a

BBC Baden

¹I

in Uebereinstimmung gebracht und danach das Gläschen b solange in der mechanischen Justiervorrichtung 3 verschoben, bis dessen Markierung B. mit der Differentialphotodiode I¹I der nun arretierten Detektoranordnung 10 korrespondiert.

Bei der fest montierten Detektoranordnung 10 hingegen müssen beide Gläser a, b relativ zur Detektoranordnung justiert werden.

Die beiden geschilderten Möglichkeiten sind in bezug auf die erreichbare Auflösung und Genauigkeit gleichwertig. Bei beiden Möglichkeiten lassen sich die beiden Glasplättchen ohne weiteres auf 20 um genau gegeneinander justieren.

Die Grossen der Detektorhälften 15, 16, 17 und 18 werden vorzugsweise so gewählt, dass eine genügende Integration über die räumliche Intensitätsschwankung der Markierung A. bzw. β., die durch deren Struktur gegeben ist, erreicht wird. Zwischen Detektoranordnung 10 und Abbildung der Markierung A. bzw. B. herrscht dann Uebereinstimmung, wenn an den Photodetektorhälften 15, 16, bzw. 17, l8 gleich grosse, von Null verschiedene Signale entstehen.

^Um eine Beobachtung des Justiervorganges zu ermöglichen,
empfiehlt es sich, im optischen System einen Strahlteiler
und ein Okular vorzusehen. Als Lichtquelle für den Dunkelfeldaufbau ist ein kleiner He-Ne Laser (rotes Licht) von
ca. 1 mW Leistung besonders geeignet.

BDC Baden

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Anstatt die beiden Glasplättchen a, b durch Uebereinanderlegen zu justieren, ist es auch möglich, die Plättchen an getrennten Orten gegenüber dem festen Koordinatensystem (χ,γ,^) auszurichten, nachfolgend zusammenzulegen und einem Haltewerkzeug zu übergeben.

Anstelle der in Fig.2 dargestellten, mit einem Streifenmuster versehenen Markierungen lassen sich als strukturierte Markierungen A. auch Markierungen mit beliebigen anderen Strukturen verwenden. So können neben komplizierten Gitter- und Rasterstrukturen als besonders einfache Strukturen auch die Hander der strukturierten Elektrodenschichten, welche ggfs. durch zusätzliche Elemente, etwa einen einzelnen den Elektrodenrand schneidenden Streifen, zu ergänzen sind, verwendet werden.

Claims

BBC. Aktiengesellschaft ". '.',' '; ·· '".-·','. Brown, Boveri & Cie. ..'.'.'" · · " ' : ir Baden/Schweiz !. 123/76 ·!■ Cb/Ps . in. 11.1978 Si! . S.chu.tzan sprüche

1. Plüssigkristallanzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass jede ihrer Glasplättchen (a, b) mindestens eine transparente strukturierte Markierung (A₁, B.) aufweist.

2. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (A., B.)

periodische Struktur aufweisen.

3. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Markierungen (A·, B-) Streifenmuster vorgesehen sind, deren Streifen parallel

■° zueinander in einem grössenordnungsmässig der 10-fachen Wellenlänge des Lichtes der Lichtquelle (1) entsprechenden Abstand voneinander angeordnet sind.