DE2613925A1

DE2613925A1 - METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY UNITS CONTAINING LIQUID CRYSTALS WITH ROTATED NEMATIC PHASE

Info

Publication number: DE2613925A1
Application number: DE19762613925
Authority: DE
Inventors: Masataka Matsuura; Keiichiro Shimizu; Kozo Yano
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1975-03-31
Filing date: 1976-03-31
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2613925B2; CH609783A5; JPS51114145A; DE2613925C3; JPS5424867B2

Abstract

Electrode layers are deposited onto glass plates, after which the outer edge parts of the electrodes are printed with the glass frit. Subsequently, the glass frit is heated in order to expel the organic binding agent. Thereafter, a protective film is applied to the electrodes, the surface of said film is rubbed and, finally, the glass frit is glazed to form the cell closure. The interspace between the glass plates is filled with the liquid crystal.

Description

Verfahren zur Herstellung von Anzeigeeinheiten, die Flüssigkristalle mit gedrehter nematischer Phase enthalten Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigeelementen und betrifft insbesondere die Herstellung einer hermetischen Kapselung für feldeffektsteuerbare Anzeigeeinheiten, die Flüssigkristalle mit gedrehter, nematischer Phase enthalten, ~ Die Herstellung zuverlässiger Umhüllungen für feldeffektsteuerbare Flüssigkristallanzeigen mit gedrehter nematischer Phase wirft beträchtliche Probleme auf. Obgleich Glasmasse- oder Glas frittenversiegelungen für Feldeffektanzeigeelemente oder aus mehreren Elementen zusammengesetzten Einheiten gegenüber einer Kunststoffkapselung aus mehreren Gründen große Vorteile bieten, wird die Glasversiegelung insbesondere hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung als unzweckmäßig angesehen und zwar vor allem wegen der geringen molekularen Ausrichtbarkeit. Process for the production of display units, the liquid crystals with twisted nematic phase included. The invention relates to manufacture of field effect liquid crystal display elements and is particularly concerned with manufacture a hermetic encapsulation for field effect controllable display units, the liquid crystals with twisted, nematic phase, ~ The production of reliable casings for field effect controllable liquid crystal displays with rotated nematic phase poses considerable problems. Although glass pulp or glass frit seals for field effect display elements or units composed of several elements offer great advantages over plastic encapsulation for several reasons, the glass sealing is especially with regard to a cost-effective production regarded as inexpedient, mainly because of the poor molecular alignability.

In der Literatur wird über Nachteile und fehlgeschlagene Versuche berichtet, so etwa durch SunLuvon der Firma Hewlett-Packard Company in den technischen Unterlagen für die Konferenz "Western Electronic Show and Convention" in San Francisco vom 11. bis 14. September 1973 unter dem Titel "Liquid Crystal Displays, Their Problems and Prospects".The literature talks about disadvantages and failed attempts reported, for example by SunLu from the Hewlett-Packard Company in the technical Papers for the Western Electronic Show and Convention conference in San Francisco September 11-14, 1973 under the title "Liquid Crystal Displays, Their Problems and Prospects ".

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für die Massenherstellung geeignetes Verfahren zur Herstellung von Glasmasse-Kapselungen bzw. -Gehäusen für Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigeeinheiten anzugeben, bei dem eine Molekularausrichtung erreicht wird, die vor allem auch kompatibel ist mit Kunststoffkapselungen und dergleichen.The invention is therefore based on the object, in particular for Mass production suitable method for the production of glass mass encapsulations or housings for field effect liquid crystal display units, in which a molecular alignment is achieved that is above all compatible with plastic encapsulation and the same.

Bei der Verwendung von Glasmasseversiegelungen mit niedrigem Schmelzpunkt für feldeffektsteuerbare Flüssigkristallanzeigeeinheiten wird nach einem allgemeinen Grundprinzip der Erfindung in folgenden Verfahrensschritten vorgegangen: Auf einem Paar von jeweils mit einer Transparentelektrode für die Molekularausrichtung versehenen Glasplatten wird durch eine relativ zur Glasplatte in Schrägstellung erfolgende Dampfabscheidung oder durch mechanisches Reiben und Polieren eine feine Riffelung erzeugt. Sodann wird auf die äußeren Umrandungen der beiden Elektroden mittels eines Siebdruckverfahrens eine Glaspaste aufgebracht, die aus einem Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt und einem Gemisch aus Butylcarbitolacetat, Nitrozellulose und Anstrichöl als Trägersubstanz besteht; sodann erfolgt das Verschmelzen und Zwischenschichten der Flüssigkristallzusammensetzung, Es wurden jedoch bestimmte Reaktionen zwischen dem Trägermaterial und der Molekularausrichtung im Inneren der so erzielten Feldeffektanzeigevorrichtung festgestellt, die als entscheidende Faktoren für eine insgesamt unbefriedigende oder schwache Ausrichtung angesehen werden müssen. Dieses so weit beschriebene Verfahren läßt sich also für die Praxis noch nicht in voll befriedigendem Umfang zur Herstellung von Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen bei ausreichender Ausbeute verwenden.When using glass sealants with a low melting point for field effect controllable liquid crystal display units is according to a general Basic principle of the invention proceeded in the following process steps: On a Pair of each provided with a transparent electrode for molecular alignment Glass plates are made by an inclined position relative to the glass plate Vapor deposition or fine corrugation by mechanical rubbing and polishing generated. Then on the outer edges of the two electrodes by means of a Screen printing process applied a glass paste consisting of a glass powder with low Melting point and a mixture of butyl carbitol acetate, nitrocellulose and paint oil exists as a carrier substance; then the fusing and intermediate layers take place the liquid crystal composition, however, there have been certain reactions between the carrier material and the molecular orientation inside the so achieved field effect display device identified as the determining factors must be viewed as an overall unsatisfactory or poor alignment. This method, which has been described so far, cannot yet be used in practice fully satisfactory scope for the manufacture of field effect liquid crystal display devices use if there is sufficient yield.

Nach Feststellung dieser erwähnten ungünstigen Wechselwirkungen zwischen der Trägersubstanz der Glaspaste und der molekularen Ausrichtung beschäftigt sich die Erfindung mit einem wesentlichen Verfahrensschritt, mit dem sich diese unerwünschten Einflüsse beseitigen lassen. Dabei wird erfindungsgemäß vor allem von der inherenten Eigenschaft von niedrig-schmelzendem Glas ausgegangen, die vor allem darin besteht, daß es auch nach dem Aushärten oder Glasieren geschmolzen werden kann. Der Verfahrensschritt des Reibens oder Polierens der Oberflächen des Elektrodenpaars erfolgt nach dem Aufdrucken der Glasmasse und dem Glasieren. In anderen Worten: Nachdem die in der Glasmasse enthaltene organische Substanz durch die erste Wärmebehandlung entfernt ist, erfolgt erst das Reiben,um die gegenseitige Beeinflussungzwischen-der so bearbeiteten Oberfläche und der aus der Glasmasse verdampfenden organischen Substanz zu vermeiden.After finding these mentioned unfavorable interactions between the carrier substance of the glass paste and the molecular alignment is concerned the invention with an essential process step with which these undesirable Have influences eliminated. According to the invention, the inherent one is the main one Property of low-melting glass assumed, which mainly consists of that it can also be melted after hardening or glazing. The procedural step of rubbing or polishing the surfaces of the pair of electrodes takes place after Printing the glass mass and glazing. In other words, after the Organic matter contained in glass mass is removed by the first heat treatment the rubbing takes place first, in order to avoid the mutual influence between the machined Surface and to avoid the organic substance evaporating from the glass mass.

Im Ergebnis erhält man eine wesentlich verbesserte Molekularausrichtung.The result is a significantly improved molecular alignment.

Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Kapselungsverfahrens soll die folgende tabellarische Zusammenstellung einen Vergleich zwischen dem Grundkonzept und der verbesserten Durchführungsform der Erfindung ermöglichen: Tabelle Grundkonzept der Erfindungsgemäße verbesserte Erfindung Durchführungsform 1. Schneiden des Glases 1. Schneiden des Glases 2. Ausbildung eines transpa- 2. Ausbildung eines transparenrenten leitenden Films ten leitenden Films (In203 - Niederschlag) (In203 - Niederschlag) 3. Ausbildung des transparen- 3. Ausbildung des transparenten Elektrodenmusters ten Elektrodenmusters (In 203 - Filmätztechnik) (In2 0 3 Filmätztechnik) 4. Ausbildung eines Schutz- 4. Aufdruck der Glasmasse films für die Elektrode (SiO2 -Niederschlag) 5. Mechanisches Reiben der 5.. Vorglasieren bzw. Vorbrennen Elektrodenoberfläche der Glasmasse (mit Poliertuch) 6. Aufdrucken der Glasmasse 6. Ausbildung des Elektrodenschutzfilms (SiO2-Niederschlag) 7. Versiegeln (Erwärmen der 7. Reiben der Elektrodenober-Glasmasse) fläche (mit Poliertuch) 8. Einspritzen der Flüssig- 8. Versiegelung (Aufbringen von kristallzusammensetzung Glasmasse) 9. Einspritzen der Flüssigkristallzusammensetzung Es sei erwähnt, daß die besonderen Vorteile der Erfindung gemäß der bevorzugten Ausführungsform auch dann erreicht werden können, wenn die Ausbildung des Elektrodenschutzfilms unmittelbar nach der Erzeugung des transparenten Elektrodenmusters erfolgt. Wichtig ist vor allem, daß das Reiben oder Polieren der Elektrodenoberfläche zur Erzielung der Molekularausrichtung nach dem Vorglasieren oder Vorbrennen der Glasmasse erfolgt, Bei den unter anderem zur Erfindung führenden Versuchen wurden in den aufeinanderfolgenden Stufen des Herstellungsverfahrens folgende wichtige Bedingungen eingehalten: Stufe 1: BLC-Glasplatte, hergestellt von der Firma Nippon Electric Glas Company, Ltd; Stufe 2: Dicke des Transparentfilms: 500 bis 1000 i , Substrattemperatur; 350 C, Güte des Vakuulas: 5 x 10 Torr (02 - Leck) und Wiederschlagsyeschwindiykeit; 10 bis 20 i/sec; Stufe 3: Atzfluid: 6n HCl, Temperatur: 600C, Ätzdauer: 2 Minuten; Stufe 4: Glasmasse: "Glas 101", hergestellt von der Firma Electro Materials Company of A:nerica, Drucker; Typ LS-30, hergestellt durch die Firma New Long Company, Drucksieb; Tetron, 300 Mesh; Stufe 5; Glasiertemperatur: 4500C, Brenndauer; 30 Minuten, Temperaturanstiegsgeschwindigkeit; 8 bis 10oC/min und Temperaturabkühlgeschwindigkeit: 5 bis 100C/min; Stufe 6; Vakuumgüte: 5 x 10-4 Torr, Substrattemperatur; 15O0C, Dicke: 500 bis 700 a, Niederschlagsgeschwindigkeit; 2 i/sec, Quelle; SiO2, System: Elektronenstrahl; Stufe 7: Das Reiben erfogte mittels eines auf eine Aluminiumtrommel aufgebrachten Poliertuchs, die mit einer Geschwindigkeit von 40 cm/sec angetrieben wurde; Stufe 8: Glasierungstemperatur: 4300Cf Brenndauer: 30 Minuten und Stufe 9: Einbringen der Flüssigkristallzusammensetzung: Diphenylzusammensetzung Typ GR-4 von der Firma Chisso Co.To further explain the encapsulation method according to the invention the following table is intended to provide a comparison between the basic concept and the improved embodiment of the invention enable: Tabel Basic Concept of the Improved Invention According to the Invention Implementation Form 1. Cutting of the glass 1. Cutting the glass 2. Forming a transparent 2. Forming a transparent conductive film th conductive film (In203 - precipitation) (In203 - Precipitation) 3. Formation of the transparent 3. Formation of the transparent electrode pattern th electrode pattern (In 203 - film etching technique) (In2 0 3 film etching technique) 4. Training a protective 4. imprint of the glass mass film for the electrode (SiO2 precipitation) 5. Mechanical rubbing of the 5th pre-glazing or pre-firing electrode surface of the glass mass (with a polishing cloth) 6. Printing of the glass mass 6. Formation of the protective electrode film (SiO2 precipitation) 7. Sealing (heating of the 7. rubbing of the electrode top glass mass) surface (with polishing cloth) 8. Injecting the liquid 8. Sealer (applying of crystal composition glass mass) 9. Injecting the liquid crystal composition It should be noted that the particular advantages of the invention according to the preferred Embodiment can be achieved even when the formation of the electrode protective film takes place immediately after the creation of the transparent electrode pattern. Important is mainly that the rubbing or polishing of the electrode surface to achieve the molecular alignment takes place after the pre-glazing or pre-firing of the glass mass, In the tests leading to the invention, among other things, in the successive Stages of the manufacturing process, the following important conditions are met: Stage 1: BLC glass plate manufactured by Nippon Electric Glass Company, Ltd; Level 2: Thickness of the transparent film: 500 to 1000 µ, substrate temperature; 350 C, quality of the vacuum: 5 x 10 Torr (02 - leak) and rebound speed; 10 to 20 i / sec; Stage 3: Etching fluid: 6N HCl, temperature: 60 ° C., etching time: 2 minutes; Step 4: Glass mass: "Glass 101" manufactured by Electro Materials Company of A: nerica, printer; Type LS-30 manufactured by New Long Company, pressure screen; Tetron, 300 mesh; Level 5; Glazing temperature: 4500C, firing time; 30 minutes, temperature rise rate; 8 to 10 ° C / min and temperature cooling rate: 5 to 100 ° C / min; Level 6; Vacuum quality: 5 x 10-4 torr, substrate temperature; 150 ° C., thickness: 500 to 700 a, precipitation rate; 2 i / sec, source; SiO2, system: electron beam; Step 7: The rubbing took place by means of a polishing cloth attached to an aluminum drum moving at a speed was driven at 40 cm / sec; Level 8: Glazing temperature: 4300Cf Firing time: 30 minutes and step 9: introduction of liquid crystal composition: diphenyl composition Type GR-4 from Chisso Co.

Unter Einhaltung dieser Bedingungen ergab sich nach der erfindungsgemäße verbesserten Methode eine Ausbeute von 28/28, währeid sich unter analogen Bedingungen gemäß dem oben beschriebenen Grundkonzept der Erfindung eine Ausbeute von 16/30 eryab.If these conditions were observed, the result according to the invention improved method a yield of 28/28, would be under analogous conditions according to the basic concept of the invention described above, a yield of 16/30 eryab.

Beim Herstellungsverfahren gemäß dem allgemeinen Grundprinzip wurde mindestens bei einzelnen Exemplaren der hergestellten Anzeigeelemente eine unbefriedigende Vertikalausrichtung der Flüssigkristallmoleküle im Randbereich der Elektroden beobdchtet, d.h. insgesamt eine zu schwache Ausrichtung. Mit der zu bevorzugenden Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch lassen sich Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen herstellen, deren Flüssigkristalle eine gedrehte nematische Struktur mit sehr gleichförmiger Verteilung aufweisen. Darüber hinaus wird mit diesem Verfahren eine erhebliche Verbesserung der Ausbeute erreicht.In the manufacturing process according to the general basic principle was at least for individual copies of the display elements produced, an unsatisfactory one Observes vertical alignment of the liquid crystal molecules in the edge area of the electrodes, i.e. overall too weak an alignment. With the preferred implementation of the method according to the invention, however, field effect liquid crystal display devices can be used produce whose liquid crystals have a twisted nematic structure with very uniform Exhibit distribution. In addition, this procedure is a significant improvement the yield achieved.

Claims

1. Method of manufacturing a display unit, the liquid crystals with a twisted, nematic phase, in which a pair of prepared Glass plate electrode areas are deposited, not shown through the following process steps; a) On the peripheral edge areas of the Electrodes are made of glass powder and an organic substance as a substrate existing glass frit printed on; b) the glass frit is used to remove the organic Substance pre-glazed; c) a protective film is produced for both electrode areas; d) the electrodes are used to achieve a required for the nematic structure Malecular alignment subjected to a rubbing treatment; e) for hermetic sealing the display unit takes place on heat treatment of the glass frit and f) between the A liquid crystal composition is injected into electrode areas.

2. Process for the production of a glass melt seal in the case of field effect controllable Display units containing liquid crystals with a twisted, nematic phase, d u r c h e k e k e n n z e i c h n e t that one on the electrode areas the display unit applied glass mass to remove trapped therein organic substance is pre-burned and that then the surface of the electrodes is subjected to a rubbing treatment to achieve molecular alignment.

3. The method according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that after the rubbing treatment, the final glazing or firing of the glass mass to produce the hermetic glass seal.