DE2350000A1

DE2350000A1 - Verfahren zur herstellung von fluessigkristallzellen, danach hergestellte fluessigkristallzellen und anwendung der fluessigkristallzellen als anzeigeelemente

Info

Publication number: DE2350000A1
Application number: DE19732350000
Authority: DE
Inventors: Meinolph Kaufmann
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1975-03-20
Also published as: DE2350000C2; ATA686574A; FR2243485B3; CA1021449A; CH557071A; JPS5112798A; FR2243485A1; AT335531B; GB1478327A; JPS571808B2

Description

iÖO/73 Ka/de

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung von Plüssigkristallzellen, danach hergestellte Plüssigkristallzellen und Anwendung der Plüssigkristallzellen als Anzeigeelemente

In einer Flüssigkristallzelle, die als Anzeigeelement dient, befindet sich die Flüssigkristallschicht zwischen zwei mit bestimmten Elektrodenstrukturen versehenen durchsichtigen Zellenplatten. Die Auslegung ist meist derart, dass auf einer der beiden Elektrodenflächen die leitenden Teile gruppenweise oder alle miteinander verbunden sind und daher nur wenige Anschlüsse, oft nur einen gemeinsamen elektrischen Anschluss,besitzen. Die andere gegenüberliegende Elektrodenfläche ist zum Beispiel bei Ziffernanzeigen so segmentiert, dass die Segmente jeder Ziffer einzeln angesteuert werden

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können.

Um die Kontaktierung zwischen Anzeige- und Ansteuerungsschalt· kreisen zu erleichtern, ist es erwünscht, dass alle Kontakte in einer einzigen Ebene liegen. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, die relativ wenigen Elektrodenanschlüsse der einen Elektrodenebene auf die vielfach segmentierte Elektrodenebene überzuführen. Dazu muss der Abstand zwischen den zwei · elektrodenbeschichteten Zellenplatten, welcher durch die Dicke der Flüssigkristallschicht bedingt ist, elektrisch überbrückt werden.

Zur Herstellung elektrischer Kontaktbrücken der beschriebenen Art sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. So ist es aus der DOS 2 058 104 bekannt, Metalldrähte (z.B. Golddraht) an geeigneten Stellen zwischen die Elektroden zu klemmen, um sowohl als elektrische Brücken als auch als Dis.tanzierungselemente zu dienen. Eine weitere Methode ist in der DOS 2 201 267 beschrieben. Hier wird eine Metallschicht durch lokales induktives Erhitzen mit der ebenfalls erweichten Trägerplatte verbunden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Brückenkontakte herzustellen, die bei Bedarf gleichzeitig zum Verschluss eines Einfülloches

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/ dienen können, das man bei bestimmten Flüssigkristallzellen vorsehen muss, um die Flüssigkristallsubstanz nach der Verbindung der Zellenplatten mittels eines Lotaufdruckes (welcher Vorgang die Flüssigkristallsubstanz zerstören würde) einfüllen zu können.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die mit den Elektroden versehenen Zellenplatten in einem Hochvakuum-Aufdampfprozess jeweils mit mindestens einer leitenden Schicht versehen werden, die sich von der Elektrodenfläche bis auf die Stirnseite der Zellenplatten erstreckt.

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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten charakteristischen Phasen bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Flüssigkristallzelle näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf Teile zweier an den sichtbaren, elektrodenbeschichteten Flächen gegeneinanderzulegender Zellenplatten,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Flüssigkristallzelle nach dem Glaslöten, wobei die durch die transparente Zellenoberplatte sichtbaren Elektroden nicht dargestellt wurden,

Fig. 3a eine Aufsicht auf eine gefüllte Flüssigkristallzelle im Bereich der Einfüllücke,

Fig. 3b einen Schnitt durch eine Flüssigkristallzelle im Bereich der Einfüllücke längs der in der Fig. 3a eingetragenen Geraden A B und

Fig. U einen Schnitt durch eine gefüllte und verlötete Flüssigkristallzelle längs der in der Fig. 3&eingetragenen Geraden AB,

wobei gleiche Teile in allen Figuren mit denselben Bezugszahlen versehen sind.

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Gemäss Pig. 1 bezeichnen die.Bezugszahlen 1,2 Zellenplatten aus Glas, auf denen Elektroden 3,4,5 und ein Justierkreuz 9 aufgebracht sind. Die Elektrode 3 ist für die Ziffernanzeige segmentiert und weist neben den dafür vorgesehenen acht Anschlüssen 6 einen weiteren ebenfalls mit 6 bezeichneten Anschluss für eine randseitig angebrachte Kontaktierungselektrode 4 auf. Die Elektrode 5 besteht aus miteinander elektrisch leitend verbundenen Teilen. Auf den Stirnseiten 1 der Zellenplatten 1,2 befinden sich metallene Kontaktschichten

Die aus Fig. 2 zu entnehmende zusätzliche Bezugszahl 10 bezeichnet einen Glaslotsteg, der zusammen mit den Zellenplatten 1,2 eine EinfÜllücke 11 bildet.

Aus den Fig. 3a und 3b entnimmt man, dass die EinfÜllücke 11 von einer Lotschicht 13 umrandet ist und dass das Zelleninnere mit der Flüssigkristallsubstanz.12 gefüllt ist.

Gemäss Fig. 4 ist die EinfÜllücke 11 mit einem Weichlot 14 verschlossen. · " '

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die mit" den Elektroden 3,4,5 versehenen Zellenplatten 1,2 zusammen mit einer geeigneten Metallblende so in einer

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Hochvakuum-Aufdampfapparatur angeordnet, dass sie nach Durchführung eines Hochvakuum-Aufdampfprozesses mit dünnen, leitenden Kontaktschichten 8 versehen werden, so dass gemäss Fig. 1 gute Verbindungen von den Elektroden 4,5 über die Kanten auf die Stirnseiten 7 der Zellenplatten 1,2 entstehen. Diese Kontaktschichten 8 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Die meisten anderen Nichtedelmetalle sind als Kontaktschicht weniger geeignet, da sie bei dem nachfolgenden Glaslotprozess Temperaturen von mehr als ^00 C ausgesetzt sind und dabei oxydieren oder schmelzen. Ferner weisen die meisten Nichtedelmetalle (ausser Aluminium) ,eine geringe Haftfestigkeit auf Glas auf. Bei Aluminium bildet sich jedoch sofort eine Al₂O -Haut von ca. 0,01 /u- Dicke aus, die die aufgedampften Aluminiumschichten 8 auch bei erhöhten Temperaturen vor dem Oxydieren schützt und einen hervorragenden elektrischen Kontakt gibt. Auch Edelmetalle sind als Kontaktschicht geeignet, jedoch werden wegen der notwendigen Schichtdicke von ca. 0,2 /^ die Herstellkosten der Plüssigkristallzelle beim Einsatz teurer Edelmetalle heraufgesetzt.

Die mit den Kontaktschichten 8 versehenen Zellenplatten 1,2 werden in den randnahen Bereichen derart mit einem Glaslotaufdruck 10 versehen (Fig. 2), dass an den Kontaktschichten

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8 eine Lücke 11 von ca. 1-2 mm Breite verbleibt. Nach dem bei ca. MOQ⁰C über etwa 1 Stunde durchgeführten Glaslöten entsteht die in Fig. 2 teilweise abgebildete Flüssigkristallzelle, deren einzige Oeffnung die durch die Kontaktstreifen und das Glaslot 10 begrenzte Einfüllücke 11 ist. Es empfiehlt sich, den Glaslotaufdruck 10 beispielsweise mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens so dick auf die Zellenplatten 1,2 aufzutragen, dass der Abstand beider Zellenplatten nach dem Glaslöten zwischen 5 und 20 M- liegt.

Die glasgelötete Flüssigkristallzelle wird nun derart maskiert in eine Hochvakuum-Aufdampfapparatür eingebracht, dass es möglich ist, nur im Bereich der Einfüllücke 11 eine lötfähige Metallschicht 13 (Fig. 3) auf den Kontaktschichten und dem Glaslot 10 aufzutragen. Diese Metallschicht 13 besteht vorzugsweise aus einer dreilagigen Aufdampfkombination aus Chrom-Kupfer-Gold oder Chrom-Nickel-Gold. Das Chrom wird als erstes Metall aufgedampft. Es dient als Haftschicht und weist daher nur eine Schichtdicke von ca. 0,03 AAauf. Kupfer bzw. Nickel stellen die eigentlichen Lotschichten dar und besitzen demzufolge eine zehnmal dickere Schicht. Ein Goldbelag von ca. 0,03 a/L Dicke ist abschliessend als Schutzschicht vorgesehen. Er erhöht die Lötfähigkeit der Metallschicht 13 erheblich. Die Kombination Chrom-Nickel-Gold ist

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besonders zu empfehlen, da Nickel eine höhere Lötfähigkeit gegenüber Weichlot als Kupfer aufweist.

Die glasgelötete, mit einer lotfähigen Metallschicht 13 im Bereich der Einfüllücke 11 versehene Flüssigkristallzelle wird sodann evakuiert und anschliessend mit der Flüssigkristallsubstanz 12 gefüllt. Die Figuren 3a und 3b zeigen eine solche gefüllte, lötfähige Flüssigkristallzelle.

Danach kann die Flüssigkristallzelle ohne Vorreinigung von Hand mit dem Lötkolben oder maschinell im Tauch- oder Schwallbad verlötet werden. Der von der Füllung übrigbleibende Flüssigkristalltropfen kann hierbei als Flussmittel verwendet werden. Neben Zinn-Blei-Loten, z.B. 60 % Zn, ¹IO % Pb, können auch Sonderlote wie Zinn-Blei-Silber, Zinn-Blei-Cadmium oder auch Indiumlegierungen verwendet werden. Durch letztere werden die lötfähigen Schichten 13 geschont und die thermische Belastung der Flüssigkristallsubstanz 12 herabgesetzt. Eine hermetisch verschlossene, durchkontaktierte Zelle ist in Fig. k dargestellt.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist bevorzugt für glasgelötete Zellen, bei denen die Kontaktschicht 8 einer starken Wärmebelastung ausgesetzt ist, anzuwenden. So wer-

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' den mit diesem Verfahren ein hermetischer Verschluss der Einfüllücke trotz der Oberflächeninhomogenitäten der Zellenplatten erzielt und gefährliche mechanische Spannungen in den Platten infolge hoher lokaler Erwärmung vermieden. Das beschriebene Verfahren kann jedoch auch bei kunststoffverschlossenen Flüssigkristallzellen eingesetzt werden. Da bei dieser Verschlussart keine hohe thermische Belastung auftritt (maximal 100-200⁰C), kann die Kontaktschicht 8 direkt als Lotschicht in der dreifachen Hochvakuum-Aufdampfkombination Chrom-Nickel-Gold ausgeführt werden.

Es lassen sich sowohl bei glasgelöteten als auch bei kunststoffverschlossenen Flüssigkristallzellen mehrere Durchkontakt ierungeη an einer Zelle gleichzeitig ausführen, wobei eine der gelöteten Durchführungen den hermetischen Verschluss der Zelle bilden kann. ■

Das Verfahren kann ebenfalls angewendet werden, wenn kein Einfülloch verschlossen werden muss, sondern nur Durchkontaktierung gefordert wird. Bei Durchkontaktierung.ist es ■ möglich, die Kontaktschichten 8,.welche die elektrischen Pfade auf die Stirnseite 7 herausführen, durch Aufbringen eines leitfähigen Epoxytropfens miteinander zu verbinden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Elektroden C3,M-,5) versehenen Zellenplatten (1,2) in einem Hochvakuum-Aufdampf prozess jeweils mit mindestens einer leitenden Schicht (8) versehen werden, die sich von der Elektrodenfläche, bis auf die Stirnseite (7) der Zellenplatten (1,2) erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet_a dass die Zellenplatten (1,2) mit einem Lotaufdruck (10) versehen werden, wobei im Bereich der aufgedampften Schicht (8) eine Einfüllücke (11) verbleibt und die Zelle danach gelötet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichne dass die Flüssigkristallzelle in einem mehrfachen Hochvakuum Aufdampfprozess im Bereich der Einfüllücke (11) mit einer lötfähigen Metallschicht (13) versehen und danach die Flüssigkristallsub.stanz (12) eingefüllt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet dass die Einfüllücke (11) verlötet wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach hermetischem Verschliessen der Flüssigkristallzelle die aufgedampften Schichten (8) durch einen leitfähigen Epoxytropfen miteinander verbunden werden.

6. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellte Flüssigkristallzelle.

7. Flüssxgkristallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekenn- ; zeichnet, dass die aufgedampfte leitende Schicht (8) aus Aluminium besteht.

8. Flüssxgkristallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedampfte leitende Schicht (8) aus Edelmetall besteht.

9. Flüssxgkristallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Zellenplatten (1,2) gebrachte Lotaufdruck .(10) ein Glaslotaufdruck ist.

1O₁. Flüssxgkristallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Mehrfach-Hochvakuum-Aufdampfpro zessjauf gebrach te Metallschicht (13) aus Chrom-Kupfer-Gold oder Chrom-Nickel-Gold besteht.

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11. Flüssxgkrxstallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (I¹O für die Einfüllücke (11) aus Zinn-Blei-, Zinn-Blei-Silber-, Zinn-Blei-Cadmium- oder Indiumlegierungen besteht und ein Flüssigkrxstalltropfen als Flussmittel dient.

12.Flüssxgkrxstallzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssxgkrxstallzelle hermetisch verschlossen ist und die aufgedampften Schichten (8) durch einen leitfähigen Epoxytropfen miteinander verbunden sind.

13. Anwendung der Flüssxgkrxstallzelle gemäss Anspruch 6 als Anzeigeelement.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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