DE2735493A1 - Fluessigkristallzelle mit durchkontaktierter elektrode sowie verfahren zur herstellung einer solchen zelle - Google Patents

Fluessigkristallzelle mit durchkontaktierter elektrode sowie verfahren zur herstellung einer solchen zelle

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DE2735493A1 DE19772735493 DE2735493A DE2735493A1 DE 2735493 A1 DE2735493 A1 DE 2735493A1 DE 19772735493 DE19772735493 DE 19772735493 DE 2735493 A DE2735493 A DE 2735493A DE 2735493 A1 DE2735493 A1 DE 2735493A1
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Description

AZTIENGESELlSCHAi1T Unser Zeichen Berlin und München u VPA TP P 110 5 BRD
Flüssigkristallzelle mit durchkontaktierter Elektrode sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Zelle
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-(PK-)Zelle mit zwei durch einen zwischengeordneten Rahmen voneinander distanzierten Trägerplatten, die auf ihren einander zugewandten Flächen (Innenflächen) jeweils einen elektrisch leitenden Belag sowie vorzugsweise zusätzlich eine Isolationsschicht tragen, wobei der elektrisch leitende Belag einer der beiden Trägerplatten ("durchkontaktierte Elektrode") mit einer auf der Innenfläche der anderen Trägerplatte gelegenen Anschlußelektrode über eine Leiterbrücke verbunden ist, die sich an der Außenseite des Rahmens befindet und eine die beiden Elektroden kontaktierende Metallisierung enthält. Ein derart aufgebautes Display ist beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften 23 33 206 und 23 50 000 bekannt.
Eine FK-Zelle läßt sich mit ihrem Ansteuerteil am einfachsten kontaktieren, wenn alle Zellenanschlüsse auf einem Niveau liegen (vergl. hierzu die DT-OS 22 40 781). Deshalb ist bei nahezu allen FK-Displays die Elektrode der einen Trägerplatte auf die gegenüberliegende Trägerplatte geführt, und zwar in der Regel die (einteilige) Rückelektrode auf die Ebene
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der (segmentierten) Vorderelektrode. Diese Brücke, die etwa eine Distanz von 10 /um zu überwinden hat, muß einen dauerhaft guten Kontakt liefern und sollte dabei ohne besonderen Aufwand, vor allem ohne manuelle Arbeitsschritte hergestellt werden können.
Die Fachwelt bemüht sich schon seit einigen Jahren um die Realisierung einer auch für die Serienproduktion geeigneten Durchkontaktierung und hat hierzu die verschiedensten Konzepte verfolgt. Unter anderem wurde vorgeschlagen, die zu überführende Elektrode und ihre Anschlußelektroden auf die Stirnfläche ihrer jeweiligen Trägerplatten herauszuziehen, also nach außen abzuwinkein, und durch eine Metallisierung miteinander zu verbinden (DT-OS 23 33 206). In der DT-OS 23 50 000 wird allerdings berichtet, daß sich auf diesem Wege nur dann ein zuverlässiger Kontakt herstellen läßt, wenn die abgewinkelten Elektrodenabschnitte, die bei einer nachfolgenden Verfestigung des Rahmens mitunter starken Hitzebelastungen ausgesetzt sind, aus einem anderen Material (Aluminium) bestehen und wenn zu der Metallisierung noch ein weiteres, massiv geformtes Leiterteil hinzutritt. Es liegt auf der Hand, daß eine derart ausgebildete Leiterbrücke mit einem nicht unerheblichen Fertigungsaufwand belastet ist und vorallem dann spezielle Zusatzvorkehrungen verlangt, wenn die Trägerplatten auch noch mit einer Isolationsschicht überzogen werden sollen. So behilft man sich derzeit vielfach immer noch mit Notlösungen, bei denen die Leiterbrücke außen an die fertige Zelle von Hand angebracht wird (vergl. Tobias "International handbook of Liquid Crystal Displays", Ovum Ltd. 1975, Abschnitt 7.3.5.).
Die Erfindung steht vor der Aufgabe, eine FK-Zelle mit einer Durchkontaktierung zu schaffen, die ihre Funktion zuverlässig erfüllt und insbesondere auch bei Verwendung einer Isolationsschicht über den leitfähigen Belägen rationell und serienfer-
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tigungsgerecht hergestellt werden kann. Hierzu ist bei einer FK-Zelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die beiden Elektroden am Ort der Leiterbrücke wenigstens angenähert bündig mit ihren jeweiligen Trägerplatten abschließen, derart, daß sie in der Stirnfläche ihrer Trägerplatte einen freiliegenden, endlichen Querschnitt aufweisen, und daß die Metallisierung die beiden Elektrodenquerschnitte überdeckt.
Versuche haben ergeben, daß in der Tat Leitflächen auf den Stirnseiten der Trägerplatten und massive Leitungsbrücken entbehrlich sind, wenn man nur freiliegende Elektrodenstirnflächen schafft und diese Flächen mit einer elektrisch leitfähigen Metallisierung verbindet. Dabei kommt ein zufriedenstellender Kontakt auch schon dann zustande, wenn die Elektroden aus einem üblichen Material wie etwa Zinnoxid bestehen und eine normale Dicke haben. Auch an die Metallisierung werden keine besonderen Anforderungen gestellt: Sie muß lediglich auf dem Substrat haften und genügend leitfähig sein. So kommen beispielsweise auch Drei-Schicht-Metallisierungen wie Chrom/Nickel(Kupfer)/Gold infrage, die man normalerweise bei einer Weichlotverfestigung von Glasteilen verwendet (vergl. hierzu auch die eingangs zitierten beiden OffenlegungsSchriften). Einen ausgezeichneten Kontakt liefert eine Metallisierung aus Gold.
Die Brückenausführung der vorgeschlagenen FK-Zelle verlangt keinerlei zusätzlichen Arbeitsgang, wenn man die Füllöffnung in an sich bekannter Weise in den Bereich der Kontaktmetallisierung verlegt.
Eine erfindungsgemäße Zelle läßt sich besonders bequem auf zweierlei Weise herstellen:
Bei der ersten Fertigungsvariante erzeugt man zunächst auf einem großflächigen Substrat die leitfähigen Beläge einer Viel-
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zahl von Trägerplatten, überzieht dann ggf. das Substrat mit einer Isolationsschicht und teilt es erst hiernach in die einzelnen Trägerplatten auf. Bei einer solchen Simultanbeschichtung mehrerer Platten entstehen automatisch die erwünschten Elektrodenquerschnitte in den Ebenen der Trennflächen und zugleich vollkommen durchgehende Isolationsschichten.
Bei einer anderen, ebenfalls für größere Stückzahlen geeigneten Prozeßabfolge stellt man zunächst einzelne, mit ihren jeweiligen Elektroden versehene Trägerplatten her und legt dann zum Aufbringen der Isolationsschicht mehrere dieser Platten so zusammen, daß sie sich wie die Ziegel eines Daches oder wie Fischschuppen teilweise überlappen. Auf diese Weise lassen sich die Bereiche der Durchkontaktierungen bequem maskieren und von Isolationsmaterial freihalten.
Besonders gute Resultate erhält man dabei, wenn die Isolationsschicht in der sog. CYD-(Chemical Vapor Deposition-)Technik niedergeschlagen wird.
Andere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Die Erfindung soll nun anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 das Ausführungsbeispiel in einem Seitenschnitt auf der Höhe der Einfüllöffnung und Fig. 2 vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen vergrößerten Ausschnitt.
Für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelteile einer FK-Anzeige,beispielsweise die einzelnen elektrischen Zuleitungen, sind der Einfachheit halber nicht eingezeichnet.
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Das dargestellte Display ist eine einstellige Ziffernanzeige, die nach dem Schadt-Helfrich-Effekt arbeitet. Die Zelle enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolarisator 1, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3 und einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator 4. Die beiden Trägerplatten werden über einen Glaslotrahmen 6 in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten und sind auf ihren einander zugewandten Flächen (Innenflächen) jeweils mit einem leitfähigen Belag (durchgehende Rückelektrode 7 auf der Platte 3> segmentierte Yorderelektrode 8 und Anschlußelektrode 9 auf der Platte 2), einer Isolationsschicht 11 bzw. 12 sowie mit einer zusätzlichen Orientierungsschicht 22,23 versehen. In der vom Rahmen 6 und den beiden Trägerplatten 2,3 gebildeten Kammer befindet sich eine FK-Schicht 13. Die Moleküle dieser Schicht sind mit Hilfe der Orientierungsschichten 22,23 plattenparallel ausgerichtet, und zwar so, daß ihre Vorzugsrichtung längs der Plattennormalen eine Drehung um 90° beschreibt. Für weitere Herstellungs- und Betriebseinzelheiten wird auf die DT-OS 21 58 563 verwiesen.
Wie aus der Fig. 2 am deutlichsten zu erkennen, erstrecken sich die Rückelektrode 7 sowie die zugehörige Anschlußelektrode 9 und auch die beiden Isolationsschichten 11,12 im Bereich der Einfüllöffnung 14 exakt bis an die Kante zwischen Plattenstirnfläche und Platteninnenfläche. Dabei werden die Stirnflächen beider Elektroden von den Isolationsschichten nicht bedeckt. Die Füllöffnung wird von einer Metallisierung 16, die im vorliegenden Fall aus einer Ghrom/Nickelschicht 17 und einer Abdeckschicht 18 aus Gold besteht, eingefaßt. Diese Metallisierung steht mit den Stirnflächen der Elektroden 7,9 in elektrisch leitendem Kontakt und wird von einem Lotpfropfen 21 aus einer eutektisehen Zinn-Blei-Legierung abgedeckt. Der Lotpfropfen verschließt die Füllöffnung und verbessert zugleich den elektrischen Kontakt zwischen der Rückelektrode und der Anschlußelektrode, der an sich bereits durch die Metallisierung gewährleistet ist.
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Die beschriebene FK-Zelle läßt sich folgendermaßen günstig herstellen:
Zunächst werden auf großflächige Glasstreifen die gewünschten Elektrodenmuster mehrerer Trägerplatten geformt und dann Isolationsschichten abgeschieden. Die Elektroden können aus antimondotiertem Zinnoxid bestehen, für den isolierenden Überzug nimmt man zweckmäßigerweise Siliciumdioxid. Die so beschichteten Glasstreifen werden dann in geeigneten Abständen vorgeritzt und in die einzelnen Trägerplattenformate aufgebrochen. Eine saubere Auftrennung erzielt man auch durch Diamantsägen oder Trennschleifen. Die vereinzelten Trägerplatten erhalten dann eine Orientierungsschicht, werden hiernach mit einem Glaslotrahmen versehen und danach miteinander verfestigt. Dann metallisiert man die Umgebung der Rahmenöffnung, füllt die Zellenkammer mit einer FK-Substanz und lötet eie anschließend dicht.
Die geschilderte Schrittabfolge kann auch abgewandelt werden. So könnte etwa die Vereinzelung zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach dem Glaslötprozeß, erfolgen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So ist es keineswegs in jedem Fall erforderlich, die Durchkontaktierung an der Stelle der Füllöffnung vorzunehmen oder die freiliegenden Elektrodenstirnflächen durch einen Trennvorgang zu erzeugen. Auch kommt man vielfach mit nur einer einzigen Isolationsschicht aus, da auch so die FK-Substanz vor Gleichspannungskomponenten geschützt ist. Ferner kann das Display im Rahmen der Erfindung auch mehrere gleichartige Leiterbrücken haben; dies wird vor allem bei einer Multiplexansteuerung der Fall sein.
13 Patentansprüche
2 Figuren
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e e
rse i te

Claims (13)

  1. -/- 77P 1 105 BRD
    Patentansprüche 273S/9?
    ^ Flüssigkristallzelle mit zwei durch einen zwischengeordneten Rahmen voneinander distanzierte Trägerplatten, die auf ihren einander zugewandten Flächen (Innenflächen) jeweils einen elektrisch leitenden Belag sowie vorzugsweise zusätzlich eine Isolationsschicht tragen, wobei der leitende Belag einer der beiden Trägerplatten ("durchkontaktierte Elektrode") mit einer auf der Innenfläche der anderen Trägerplatte liegenden Anschlußelektrode über eine Leiterbrücke verbunden ist, die sich an der Außenseite des Rahmens befindet und eine die beiden Elektroden kontakt!erende Metallisierung enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Elektroden (Rückelektrode 7, Anschlußelektrode 9) am Ort der Leiterbrücke wenigstens angenähert bündig mit iherer jeweiligen Trägerplatte (3*2) abschließen, derart, daß sie in der Stirnflächenebene ihrer Trägerplatte einen freiliegenden endlichen Querschnitt aufweisen, und daß die Metallisierung (16) diese beiden Elektrodenquerschnitte überdeckt.
  2. 2. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, mit einem eine Öffnung enthaltenden Glaslotrahmen, dadurch gekenn -zeichnet , daß sich in an sich bekannter Weise die öffnung (14) im Bereich der Metallisierung (16) befindet und mit einem Lotpfropfen (21) verschlossen ist.
  3. 3. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie mehrere Leitungsbrücken enthält.
  4. 4. Flüssigkristallzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierung (16) aus Gold besteht.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn -zeichnet , daß zunächst die elektrisch leitenden Beläge mehrerer Trägerplatten sowie ggf. die Isolationsschicht auf einem großflächigen Substrat aufgebracht werden und daß dann
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    die Trägerplatten durch Auftrennung des Substrats vereinzelt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet , daß die Vereinzelung durch Ritzen und nachfolgendes Brechen erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet , daß die Vereinzelung durch Trennschleifen erfolgt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn ζ e i c h η et , daß die Vereinzelung durch Diamantsägen erfolgt.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung einer Isolationsschichten enthaltenden Flüssigkristallzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Trägerplatten zunächst mit den leitfähigen Belägen versehen werden und daß dann die Isolationsschichten unter Abdeckung der die Leitungsbrücken aufnehmenden Trägerplattenbereiche aufgetragen werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet , daß zur Abdeckung der die Leiterbrücken aufnehmenden Trägerplattenbereiche mehrere Trägerplatten nach Art von Ziegeln eines Daches übereinander gelegt und in einem Arbeitsschritt mit den Isolationsschichten versehen werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekenn zeichnet f daß zur Abdeckung der die Leiterbrücken aufnehmenden Trägerplattenbereiche auf diese Bereiche Glasoder Metallstreifen aufgelegt oder Metallmasken aufgebracht werden.
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  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolationsschichten in einem CYB-Verfahren aufgebracht werden.
  13. 13. Plüssigkristallzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß sie in einem Multiplex-Betrieb arbeitet.
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