DE2823630A1

DE2823630A1 - Fluessigkristallzelle

Info

Publication number: DE2823630A1
Application number: DE19782823630
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Dr Cirkler; Hans Dipl Phys Krueger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2823630C2; US4291947A; JPS54156654A

Description

SIMMS AEDIMGESEELSOHAPi unser Zeichen Berlin und München YPA 7g ρ * η ν g pnn

Plüssigkristallzelle

Die Erfindung betrifft eine Plüssigkristallzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display ist in vielfachen Ausführungen bekannt; vergl. beispielsweise die DE-OS 23 54 736.

Die Praxis hat gezeigt, daß viele Plussigkristallanzeigen speziell an den Rändern ihrer Elektrodensegmente einen relativ schwachen optischen Kontrast haben, der sich im Laufe des Betriebs auch noch zunehmend verschlechtert. Diese optischen Störungen sind vor allem dann besonders spürbar, wenn die Flüssigkristallmoleküle durch eine schräg aufgedampfte Schicht oder durch eine mechanische Bearbeitung der Kontaktflächen orientiert werden.Verantwortlich dafür ist der Umstand, daß an den Übergängen Elektrode-Substrat Niveausprünge

Les 1 Ode /19.05.78 1

909850/0075

- 2 - VPA

10 7 6 BRO

in der Größenordnung von 10 /um auftreten. Diese Stufen werfen bei einer schrägen Bedampfung Schatten und müssen beim Herausarbeiten einer Micro struktur zu lokalen Unregelmäßigkeiten führen. 5

Man hat versucht, die sprunghaften Übergänge mit einem oder mehreren Überzügen einzuebnen (DE-OS 25 33 705); ein wirklich makelloser Kontrast läßt sich auf diesem Wege aber nur dann erzielen, wenn man mit besonderer Sorgfalt arbeitet und relativ dicke Überzüge hinnehmen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine Flüssigkristallzelle anzugeben, deren optische Qualitäten auch allerhöchsten Ansprüchen genügen und die dabei rationell gefertigt werden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß das im Patentanspruch 1 angegebene Display vorgeschlagen. Bei dieser Anzeige kann der Isolatorkörper Teil der !Trägerplatte sein die Elektroden sind in diesem Pail in das Substrat eingelassen - oder aber zu einer zusätzlichen, auf der Trägerplatte befindlichen Schicht gehören.

Bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallzelle sind die Oberflächen aller Elektroden einer Trägerplatte zu einer durchgehenden, planen Gesamtfläche ergänzt, die sich selbst einwandfrei strukturieren läßt bzw. eine ideale Unterlage für eine schrägbedampfte oder auf andere Weise mit einem Mikroprofil versehene Orientierungsschicht abgibt. Die vorgeschlagene Elektrodeneinbettung bringt aber noch einen weiteren Vorteil mit sich; sie verlängert die Lebensdauer des

909850/0075

Displays. Bei den bisherigen Zellentypen mußte man immer wieder feststellen, daß die Elektroden von ihren Randzonen her allmählich erodierten. Diese Zersetzungsprozesse, die auf elektrochemischen Reaktionen zwischen dem Substratmaterial und dem Material der leitschichten beruhen und wahrscheinlich durch die starken Feldinhomogenitäten an den Elektrodenkanten begünstigt werden, vollziehen sich bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallzelle nur sehr langsam.

Das Torgeschlagene Display läßt sich besonders einfach im Rahmen der an sich bekannten und erprobten Fototechnik herstellen. Bei Verwendung eines Negativ-Fotolacks sollte man in der in Anspruch 4 angegebenen Weise vorgehen. Eine solche Technik verlangt nicht mehr Arbeitsschritte als die Herstellung eines herkömmlichen Displays; es ist lediglich die Schrittabfolge zu ändern und das Substrat anstelle der Leitschicht zu ätzen. Soll die Zelle unter Verwendung eines Positiv-Fotolacks gefertigt werden, so empfiehlt es sich, die in Anspruch 5 beschriebene Methode zu benutzen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Pig. 1 in einem Seitenschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 in der gleichen Darstellungsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel.

909850/0075

(ρ

- * - VPA 78 P 1 0 7 6 BRD

Die figuren sind schematisch gehalten. Für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelteile eines Displays, "beispielsweise die elektrischen Zuleitungen, sind der Einfachheit halber weggelassen.

Die in Pig. 1 dargestellte S¹IUssigkristallzeile ist eine sog. Drehzelle mit einer mehrstelligen Sieben-Segment-Zifferndarstellung und enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolarisator 1, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3> einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator sowie einen Reflektor 5. Die genannten Teile sind in Betrachtungsrichtung in der Reihenfolge ihrer Aufzählung hintereinander angeordnet. Die "beiden Trägerplatten sind über einen Rahmen 6 hermetisch dicht miteinander verbunden. In der vom Rahmen und den beiden Substraten begrenzten Kammer befindet sich eine Flüssigkristallschicht 7.

Die Platten 2,3 sind auf ihren einander zugewandten Innenflächen jeweils mit elektrisch leitenden Belägen (segmentierte Vorderelektrode mit Elektrodensegmenten 8, durchgehende Rückelektrode 9) sowie mit einer Orientierungsschicht 10,11 versehen. Der Figur entnimmt man, daß die - beispielsweise aus SnOpjInp^ oder (SnOp)_x · (In₀O-). bestehenden - Elektroden jeweils eine Ausnehmung 12,13 in der sie tragenden Platte ausfüllen, derart, daß ihre der Gegenelektrode zugewandten Oberflächen auf gleicher Höhe mit der Oberfläche der sie umgebenden Plattenbereiche sind. Die Plattenausnehmungen haben eine Tiefe von etwa 0,03 /um oder ca. 0,15 /um, so daß die bündig mit der übrigen Platten-

909880/0075

- * - YPA 78 P 10 7 6 BRD

fläche abschließenden Elektroden ("dünne" Elektroden oder "X/2 "-Elektroden) nicht reflektieren können.

Das geschilderte Display läßt sich folgendermaßen rationell und kostengünstig herstellen:

Zunächst überzieht man jede Trägerplatte mit einer durchgehenden Schicht aus Negativ- Lack. Aus dieser Lackschicht werden die mit der Leitschicht zu versehenden Stellen freigelegt. Dann wird die Trägerplatte mit einem HF-Verfahren oder mit einem Freonplasma tiegeätzt, und zwar "bis in eine Tiefe, die der späteren leitschichtdicke entspricht. Hierauf wird die Leitschicht auf die gesamte Platte aufgetragen, vorzugsweise aufgesputtert oder aufgedampft. Danach entfernt man den Fo tolack zusammen mit der auf ihm "befindlichen Leitschicht, und zwar vorzugsweise mit einem Plasmaverfahren. Hierauf wird die Platte mit einer weichen Tauchschicht bedeckt, die dann durch eine Reibeteehnik eine orientierende Mikrorillens.truktur erhält. Anschließend fährt man wie bei der Herstellung einer üblichen Drehzelle fort.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weicht gegenständlich von der Variante der Pig. 1 darin ab, daß sich die Elektroden nicht in Vertiefungen der Trägerplatten befinden sondern auf der planaren Plattenoberfläche aufgebracht sind und von einer zusätzlichen, beispielsweise aus einem Siliciumoxid bestehenden Isolierschicht 14,15 eingerahmt werden. Die Isolierschicht hat exakt die gleiche Stärke wie die Elektroden, so daß die von den Elektroden und der Isolierschicht gebildete Fläche planar ist. Stimmt das Isoliermaterial auch noch im Brechungsindex mit dem leitenden Material überein, dann brauchen die Elektroden - unabhängig von> der gewählten Dicke nicht entspiegelt zu werden.

9098B0/0075

Die Zeilenmodifikation der Fig. 2 sollte auf folgende Weise hergestellt werden:

Zunächst überzieht man die Trägerplatten mit einer leitschicht. Dann wird ein Positiv-Fotolack auf die Stellen der Leitschicht gebracht, die später die Elektroden bilden sollen. Dann ätzt man die rom Fotolack nicht bedeckten Bereiche der Leitschicht weg. Anschließend erhält die Platte eine Isolierschicht, die genauso dick ist wie die Leitschicht.

Dann löst man den Fotolack mit der über ihm befindlichen Isolierschicht ab. Hiernach erzeugt man durch Schrägbedampfung eine Orientierungsschicht. Mit den so bearbeiteten Trägerplatten wird dann die Flüssigkristallzelle in der üblichen Weise fertiggestellt.

Sind die Elektroden von einer speziellen Isolierschicht umschlossen, so kann man ohne weiteres billige, alkalihaltige Gläser für die Trägerplatten verwenden, da die Flüssigkristallsubstanz nicht mit der Platte in Berührung kommt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kommen neben Drehzellen auch Flüssigkristalldisplays mit andersartigen Anzeigeprinzipien, beispielsweise "inverse" Drehzellen, Anzeigen vom dynamisch streuenden Typ oder DAP-Anzeigen, infrage. Davon abgesehen ist es auch nicht in jedem Fall erforderlich, die Elektroden mit einer zusätzlichen (Orientierungs-)Schicht zu überziehen.

9 Patentansprüche
2 Figuren

9098S0/OO7S

Claims

- 1 - YPA 78P 10 76 BRD Patentansprüche

1. Piüssigkristallzelle mit zwei Trägerplatten, die eine Flüssigkristallschicht zwischen sich einschließen und auf ihren einander zugewandten Flächen elektrisch leitende Beläge (Elektroden) tragen, die in Ausnehmungen eines sonst eine ebene Oberfläche aufweisenden Körpers aus elektrisch isolierendem Material (Isolierkörper) eingelassen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden (7,8) mit dem Isolierkörper (14,15) wenigstens angenähert bündig abschließen.

2. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Isolierkörper -!eil der !Trägerplatte (2,3) ist, wobei die Elektroden (8,9) Vertiefungen dieser Platte ausfüllen.

3. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, da d u r c h gekennzeichnet , daß der Isolierkörper eine zusätzlich auf der Trägerplatte aufgebrachte Schicht (14,15) ist, wobei die Elektroden (8,9) Aussparungen in dieser Schicht ausfüllen.

4. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolierschicht (14,15) einen wenigstens angenähert gleichen Brechungsindex wie die Elektroden (8,9) hat.

5. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer Elektrode (8,9) auf Zinnoxidbasis die Isolierschicht (14,15) aus Zirkonoxid oder Titanoxid besteht.

6. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst jede Trägerplatte mit einem Fo to-

9098B0/007 5

Oi=HGN INSPECTED

- 2 - VPA 78 P t 0 7 6 BRD

lack "beschichtet wird, daß dann in der Fotolackschicht die "von den späteren Elektroden bedeckten Flächen der Trägerplatte freigelegt werden, daß danach die Trägerplatte auf diesen Flächen tiefgeätzt und hierauf mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen wird und daß schließlich die Fotolackschicht einschließlich dem von ihr getragenen Leitschichtmaterial entfernt wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristallzelle nach einem der Ansprüche 3 Ms 5) dadurch gekennzeichnet , daß zunächst jede Trägerplatte mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen und dann mit einem Fotolack beschichtet wird, daß daraufhin in der Fotolackschicht die von der späteren Isolierschicht bedeckten Flächen der Trägerplatte freigelegt werden, daß anschließend die Trägerplatte mit der Isolierschicht versehen wird und schließlich die Fotolackschicht einschließlich dem von ihr getragenen Isolierschichtmaterial entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß anschließend über die ggf. mit einer zusätzlichen Schicht bedeckte Trägerplatte gerieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß anschließend auf die Trägerplatte eine zusätzliche Schicht schräg aufgedampft wird.

909850/0075