DE3151557A1

DE3151557A1 - Elektrooptische anzeigevorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3151557A1
Application number: DE19813151557
Authority: DE
Inventors: Bernd 7128 Lauffen Fritz
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE3151557C2; JPH0127405B2; FR2519168B1; JPS58115423A; FR2519168A1; US4511218A; GB2112540B; GB2112540A

Description

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Elektrooptische Anzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer

Herstellung

Die Erfindung betrifft eine elektrooptisch^ Anzeigevorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs vom Patentanspruch. 1 .

Es sind verschiedene Arten von elektrooptischen Anzeigevorrichtungen bzw.-einheiten bekannt, und zwar elektrooptisch^ Anzeigevorrichtungen, die Plussigkristalle oder kolloiddisperse Systeme als elektrooptisch.es Material aufweisen sowie elektrochrome Anzeigevorrichtungen und elektrophoretisch^ Anzeigevorrichtungen. Bei all diesen Anzeigevorrichtungen handelt es sich um passive Anzeigeeinheiten, denen sämtlich das Merkmal gemeinsam ist, daß eine Zelle vorhanden ist, die durch zwei parallele Substrate begrenzt wird. Die Substrate werden durch Dichtmaterial, dem Abstandselemente beigegeben sein können, in einem Abstand von wenigen Mikrometern derart gehalten, daß eine Zelle bzw. Kammer für das aktive elektrooptisch^ Material gebildet wird.·Das in Blickrichtung erste Substrat ist dabei stets transparent und trägt transparente elektrische Leitschichten bzw. Elektroden, die in ihrer Form den anzuzeigenden Zeichen bzw. Ziffern entsprechen. Das zweite Substrat kann ebenfalls transparent sein oder auch nicht und trägt ebenfalls Elektroden. Die Anzeigevorrichtung kann durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden aktiviert werden. Derartige elektrooptische Anzeigevorrichtungen können eine Vielzahl von Zuständen eines zu messenden Objektes anzeigen, wenn die Elektroden in einzelne, beispielsweise über einen integrierten Schaltkreis ansteuerbare Segmente unterteilt sind.

Als Elektrodenmaterial haben sich halbleitende Metalloxide, wie beispielsweise Indium -III-oxid und Zinn-IV-oxid, durchgesetzt. Das bevorzugte Leitschichtma-

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terial auf Basis von Indium-III-oxid ist unter der Handelsbezeichnung ITO technisch erhältliche Dieses Material kann durch Aufdampfen oder Aufsputtern im Vakuum oder ähnliches Verfahren entweder gleich als in Form des gewünschten Elektrodenmusters ausgebildete Schichten oder in Form einer einzigen, zusammenhängenden Schicht auf ein Substrat aufgebracht werden,in welcher anschließend durch Ätzen das gewünschte Elektrodenmuster erzeugt wird. Mit einer dünnen, einige Nanometer starken, zusammenhängenden Schicht belegte Substrate, beispielsweise mit ITO beschichtete Glasplatten, sind im Handel erhältlich,

Die entsprechend des gewünschten Musters geformten Elektrodensegmente besitzen dabei neben den Abschnitten, die bei der fertigen Anzeigevorrichtung im sichtbaren Anzeigebereich liegen, auch Abschnitte, die zu einem der Ränder des Substrats führen und über die der elektrische Anschluß erfolgt. Diese Bereiche werden Leiterbahnen genannt.

Die Elektrodenschichten lassen sich jedoch nicht direkt mit üblicherweise aus Kupfer oder Aluminium bestehenden metallischen Verbindungsleitungen durch die in der Halbleitertechnolige gebräuchlichen physikalischen Verfahren, wie beispielsweise Löten oder Ultraschallschweißen, kontaktieren oder verbonden, da die Materialien nicht aneinander haften. Die Schichten besitzen außerdem einen relativ großen elektrischen Widerstand, so daß die Leiterbahnen mit unverwünscht hohen Spannungen beaufschlagt werden müssen, um eine derartige Anzeigevorrichtung betreiben zu können. Wegen des großen Widerstandes ist auch die Zeitkonstante unerwünscht groß, nach welcher eine solche Anzeigevorrichtung auf eine angelegte Spannung anspricht. Aus diesen Gründen ist es erforderlich, die Leiterbahnen der Elektroden mit einer Metallauflage zu versehen.

Prinzipiell wäre es möglich, eine dünne Metallauflage durch Aufdampfen oder Aufsputtern in Vakuum oder ähnliche Vcr- ^O fahren direkt auf einer Schicht halbleitender Metalloxide

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abzuscheiden. Bei dieser Art der Metallabscheidung kommt die Haftung lediglich, durch Adhäsion und durch raechanisches Verhaken der Mikrokristalle zustande. Diffusion und Mischkristallbildung zwischen der Metallauflage und der Schicht halbleitender Metalloxide ist aufgrund der verschiedenen Kristallgitter und Gitterbindungsenergien auszuschließen. Deshalb haften viele Metalle nur ungeniigend auf der Schicht, so daß man in der Materialauswahl beschränkt oder auf das Anbringen von Zwischenschichten angewiesen ist. Wie beispielsweise die DE-OS 28 07 350 zeigt, müssen zwei chromhaltige Zwischenschichten aufgebracht werden , um eine haftfeste Goldauflage erzeugen zu können bzw. eine Eisenschicht aufgebracht werden, um eine haftfeste Nickelauflage erzeugen zu können. Die Zwischenschichten und die Auflage werden durch Aufdampf- bzw. Aufsprühverfahren aufgebracht. Diese Verfahren erfordern einen'hohen energetischen und technischen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für eine elektrooptisch^ Anzeigevorrichtung geeignetes Substrat zu schaffen, auf dessen Elektrodenschicht, die ein oder mehrere halbleitende Metalloxide enthält, für elektrooptisch^ An-Zeigevorrichtungen gebräuchliche Metallauflagen unmittelbar fest haften. Das Substrat und damit die gesamte elektrooptische Anzeigevorrichtung soll einfach und preiswert herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Die Schicht wird dadurch in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften metallähnlicher, so daß sie leichter mit einer Metallauflage ver-sehen werden kann als eine vollständig aus halbleitenden Metalloxiden bestehende Schicht. Da die in der Schicht verteilten, in elementarem Zustand vorliegenden Metalle die gleichen wie die als Oxide gebundenen Metalle sind, sind unerwünschte-Änderungen der Eigenschaften der Schicht nicht zu befürchten. Weil der Anteil elementarer

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Metalle in der Schicht in deren vom Substrat abgewandten Oberfläche am größten ist, ist dort der elektrische Widorstand sehr gering. Wenn auf diese Fläche nun eine Metallauflage aufgebracht wird, ist der Unterschied der elektrischen Widerstände der einander angrenzenden Flächen der Elektroden - '
schicht und der Metallauflage nicht mehr so groß, so daß mit einer schnelleren Ansprechbarkeit der Anzeige gerechnet werden kann. Da der Anteil elementarer Metalle in der Schicht in deren am Substrat angrenzenden Fläche am geringsten ist, ist ein Ablösen der Schicht vom Substrat nicht zu befürchten.

* 15 Dabei hat es sich als optimal herausgestellt, wenn die Schicht in ihren dem Substrat nahen Bereichen vollständig aus nalbleitenden Metalloxiden besteht und erst im letzten Fünftel bis Zehntel ihrer gesamten Schichtdicke einen kontinuierlich von null auf ein hundert Prozent ansteigenden Anteil elementarer Metalle aufweist.

Das erfindungsgemäße Substrat kann sowohl für elektrische Anzeigevorrichtungen, bei denen die Elektrodenschichten nur in bestimmten Bereichen, nämlich auf dem Teil der Leiterbahnen, die nicht im sichtbaren Anzeigebereich der

fertig zusammengebauten Anzeigevorrichtung liegen, mit ^r einer Metallauflage versehen sein sollen, als auch bei elektrooptischen Anzeigevorrichtungen, bei welchen die Elektrodenschichten auch im Anzeigebereich mit einer Metallauflage versehen sein sollen, wie es beispielsweise von Anzeigevorrichtungen, welche im Reflexionsbetrieb arbeiten, bekannt ist, verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand deren Anwendung in Ausführungsformen, bei denen die Schicht nur in bestimmten Bereichen, nämlich auf dem Teil der Leiterbahnen der Elektroden, die nicht in den sichtbaren Abschnitten dos Air/, ο j ^obo r<< i die·.··»- ei ihm· fort i (7 erbauten Anzeigevorrichtung liegen, mit einer Metallaui'l a/ye *4Ό versehen ist, in den übrigen Unteransprüchen beschrieben.

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Die Ansprüche 6 bis 21 beschreiben ein Verfahren,nach welchem eine erfindungsgemäße elektrooptisch^ Anzeigevorrichtung hergestellt werden kann, wobei die Ansprüche 6 bis 12 den Verfahrensschritt zur Herstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Schicht, die Ansprüche 13 bis 16 das Abscheiden von Metall auf der erfindungsgemäß ausgebildeten Schicht und die übrigen Ansprüche weitere Verfahrensschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrooptischen Anzeigevorrichtung beschreiben.

Im ersten Verfahrensschritt wird aufgezeigt, daß die erfindungs gemäße Schicht durch Behandeln einer auf einem Substrat angeordneten Schicht halbleitender Metalloxide mit Wasserstoff unter Bedingungen hergestellt "werden kann, die nicht zur vollständigen Reduktion der Oxide ausreichen. Dabei könnte die Schicht durch katalytisch aktivierten /Wasserstoff im Gasstrom bei erhöhter Temperatur hergestellt werden. Ein wesentlich geringerer technischer und energetischer Aufwand und eine einfachere Serienproduktion ist jedoch möglich, wenn der Wasserstoff durch Elektrolyse einer wässrigen Elektrolytlösung erzeugt wird. Bekanntermaßen wird unter Elektrolyse eine unter lonenentladung ablaufende Zerlegung 5 einer chemischen Verbindung durch den elektrischen Strom verstanden, wobei

- an der Katode von den Ionen Elektronen aufgenommen,

d.h. reduziert werden und

- an der Anode von den Ionen Elektronen abgegeben, d.h. oxidiert werden.

Schaltet man das Substrat also als Katode, gilt bei der Elektrolyse folgendes Reaktionsschema:

A. Katode: H„0⁺+e~-»H.. + H_o0 +ΔΕ

-^ 3 stat.nase. 2

B. Substrat: M 0 + xH , , ^x H_0 + M +ΔΕ

stat .nase—> 37· 2

wobei MO= halbleitende Metalloxide (Indium-III-oxid,

Zinn-IV-oxid)

.. .. .- .3701557

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A 12 682 _Λ.,>ν- ·« ...

M = Metalle (indium, Zinn)
Ae = Bildungsenthalpie
05

Als Elektrolytlösung ist jede Salzlösung geeignet, die bei der Elektrolyse Wasserstoff an der Katode abscheidet, aber . keine ausgesprochen oxidierende Gruppen (wie die Hypochlorit,Chlorit-,Chlorat-Nitratgruppe etc.) enthält, da durch sie die Reaktionen A und B gehemmt bzw. unterbunden worden.

Als Anode ist jedes Metall geeignet, das von keinem dor während der Elektrolyse entstehenden Zersetzungsprodukte angegriffen wird.

15

Nun ist es aber nicht möglich, auf dem Substrat durch einfaches Einhängen in die Elektrolytlösung eine gleichmäßig dicke Schicht halbleitender Metalloxide zu erzeugen, die nur einen relativ kleinen Anteil von Metallen in eletnentarem Zustand aufweist. In dem Elektrolytsystem hat die Metallanode als Leiter 1. Klasse den kleinsten spezifischen Widerstand, die in Ionen dissoziierte Salzlösung als Leiter 2. Klasse einen größeren spezifischen Widerstand und die halbleitenden Metalloxide den größten spezifischen Wider-

stand. Da der elektrische Widerstand eines

Körpers um so größer ist, je größer sein spezifischer λ» Widerstand, je größer seine Länge und je kleiner seine Dicke ist und alle drei Kriterien für die Schicht halbleitende Metalloxide zutreffen, ist auch der elektrische

varidßgenden

Widerstand der Schicht in dem System am größten. Da sich der Körper beim Durchgang von elektrischem Strom am meisten erwärmt, der den größten elektrischen Widerstand besitzt, muß man bei der geringen Dicke der Schicht, die zudem nicht über ihre gesamte Dicke reduziert werden soll, sehr darauf achten,daß nicht die gesamten halbleitenden Metalloxide zu elementarem Metall reduziert werden.

In der Elektrolytlösung liegt außerdem bei Anlogen einer Spannung an Katode und Anode der Beroioh der größten Strom- ^O dichte nahe der Oberfläche „ Doshall) wird hmm dom Wa;.tcr

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vorzugsweise an dieser Stelle Wasserstoff freigesetzt. Die Folge davon ist, daß nur an den nahe der Oberfläche der Elektrolytlösung befindlichen Abschnitten, also an der Eintauchkante des Substrates, ein Reduktionsvorgang stattfindet. In diesem Abschnitt vird die Schicht halbleitender Metalloxide über ihre gesamte Dicke reduziert und dadurch die zusammenhängende Schicht zerstört, da die gebildeten Metalle allein nicht auf dem Substrat haften.

Aus diesem Grund muß das mit halbleitenden Metalloxiden belegte Substrat während des El elctrolys evorganges aus dem Elektrolyt herausgezogen bzw. eingetaucht werden. Nur so ist es möglich, daß die Reduktionszone über die gesamte Oberfläche der Schicht wandert, ohne diese in einem Bereich zu zerstören.

Dabei darf jedoch eine gewisse Verweildauer des Substrates in der Elektrolytlösung nicht unterschritten werden, wenn nicht nur die Oberfläche, sondern auch tieferliegende Bereiche der Schicht reduziert werden sollen. Um ein Zehntel bis ein Fünftel der gesamten Schichtdicke erfindungsgemäß reduzieren zu können, hat sich bei einer aus Indium - III-oxid und Zinn-IV-oxid bestehenden Schicht eine Geschwindigkeit von 10 cm/Min, als optimal herausgestellt, wenn die Stromdichte ca. 70 m A/dm" beträgt.

Es hat sich als arbeitstechnisch sinnvoll herausgestellt, die gesamte Fläche des Substrates mit einer erfindungsgemäß reduzierten Schicht zu überziehen, auch wenn nur die Ränder mit einer Metallauflage belegt werden sollen. Nachdem Belegen mit der Metallauflage können die nicht belegten Abschnitte der Schicht auf einfache Veise durch Sauerstoffzufuhr wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden. Deshalb wird vorgeschlagen, das Substrat vollständig in die Elektrolytlösung zu tauchen.

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Auf einer derart erfindunf;s{;emäß hergestellten Schi cht lassen sich. Me tall au flagon abscheiden, die sehr gut haften.

Besonders geeignet für einfache und preiswerte Serienproduktion sind auch hier wieder elektrochemische Verfahren. Ein derart belegtes Substrat kann hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, ohne daß die Metallauflage von der Schicht abbröckelt. Eine Nickelauflage kann beispielsweise einer Zugkraft von über 10 N/mm'" ausgesetzt werden, ohne Schaden zu nehmen. Eine derart gute Haftfähigkeit" ist bisher durch keines der bekannten Verfahren, auch nicht durch direkte elektrochemische Metallabscheidung auf einer allein aus halbleitenden Metalloxiden bestehenden Schicht, erreicht werden. Als Grund dafür ist mit großer Vahrscheinlichkeit Mischkristallbildung zwischen den halbleitenden Metalloxiden und den Metallen sowie Mischkristall- und/oder Legierungsbildung der Metalle untereinander anzunehmen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den

übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird weiterhin anhand eines Verfahrensbeispieles und Zeichnungen näher erläutert, wobei die
25

Fig. 1 bis h in schematischer Darstellung ein zunächst

über seine gesamte Fläche mit einer Schicht • halbleitender Metalloxide belegtes Substrat und dessen Veränderung während des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen und die

Fig* 5 die Draufsicht auf das teilweise verbondete Substrat

in nicht maßstäblicher Darstellung zeigt.

In Fig. 1 ist ein Teilstück eines Substrates 10, welches aus Glas beisteht, ilnr/',rsiol 1 t „ das eine civa ^r)0 um dicke, i r;m?·- parente Schicht 2 trägt, die vollständig au» einem dem i .-.ch ^O 21 von Indium - III-oxid und Zinn-IV-oxid in einem Mischungsverhältnis von etwa 5'1 besteht. Derart beschichtete Glas-

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subs train sind itn Halide] erhältlich und werden bevorzugt zur Herstellung elektrooptischer Anzeigevorrichtungen eingesetzt, wobei die halbleitenden Metalloxide als Basismaterial für Elektroden dienen.

Die Fig. 2 zeigt das Substrat 10, dessen Schicht 2 jedoch in eine orfindungsgemäße Schicht 20 umgewandelt ist. Die Schicht 20 weist einen zu ihrer vom Substrat 10 abgewandten Oberfläche 0 hin größer werdenden Anteil 22 von

besteht

Indium und Zinn auf.Hierbei die Schicht 20 in den dem Substrat 10 nahen Bereichen 15 vollständig aus einem Gemisch 21 von Indium-III-oxid und Zinn-IV-oxid, der Anteil 22 von Indium xma Zinn steigt erst vom letzten Fünftel bis Zehntel der gesamten Schichtdicke D an zur.Oberfläche 0 der Schicht 20 hin kontinuierlich von null auf einhundert Prozent an . Dadurch entsteht ein durch gestrichelte Linien eingegrenzter Bereich 23 > in dem ein Gemisch aus

Indium-III-oxid, Zinn-IV-oxid, elementarem Indium und elementarem Zinn vorliegt,sowie ein Bereich Zh in welchem elementares Indium und elementares Zinn allein vorliegen. Wie die Fig. 2 deutlich zeigt, ist der Bereich 2h wesentlich dünner als die Bereiche 21 und 23 der Schicht

20. Auf dieser erfindungsgemäßen Schicht 20 kann unmittelbar eine für elektrooptische Anzeigevorrichtungen gebräuchliche Metallauflage 30 aufgebracht werden. Dies ist. in Fig. 3 dargestellt.

Vie die Fig. 3»^ und 5 zeigen, weist die Schicht 20 nach einem weiteren Verfahrensschritt nur in den Bereichen 25 ihrer flächenmäßigen Ausdehnung, in denen sie· von einer Metallauflage 30 bedeckt ist, ständig einen Anteil 22 an elementarem Indium und Zinn auf. Wie die Fig. 5 zeigt, liegen die Bereiche 25 mit der Metallauflage 30 an den Rändern 11 des Substrates 10 und stellen metallisierte Leiterbahnen 3I dar. Die Leiterbahnen 3^ reichen vom einen Rand 11 bis zu einem durch eine gestrichelte Linie 12 begrenzten Bereich 13 des Substrates 10,der in einer fertig

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zusammengebauten Anzeigevorrichtung den eigentlichen Anzeigebereich darstellt. In diesem Anzoigebereich 13 liegen die übrigen Bereiche 26 der Schicht 20, die nahezu vollständig aus einem Gemisch 21 von Indium-III-oxid und Zinn-IV-oxid bestehen, nahezu farblos und transparent sind und die Anzeigeelektroden darstellen. Die Metalla\iflage 30 ist mit einem integrierten Schaltkreis, der in einem IC-Chip Uo realisiert ist, verbondet. Wie die Fig. h zeigt, ist der IC-Chip UO mittels eines Kunststoffklebers 50 auf der Metallauflage 30 befestigt und die von ihm ausgehenden Verbindungsleitungen hl, welche aus Aluminium bestehen, an den Punkten 32 mit den Leiterbahnen 31 verschweißt. Die Leiterbahnen 31» sind über übliche, nicht dargestellte Baueinheiten an eine Stromversorgungseinheit 60 angeschlossen.

In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrooptischen Anzeigevorrichtung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Rückbezug auf die zuvor beschriebene Fig. erläutert.

Beispiel

A. Elektrolytische Reduktion

Eine 15 x 30 cm große, 2 mm hohe Glasplatte 10, die mit einer 50 nm dicken farblosen, transparenten Schicht 2, welche aus einem Gemisch von 5 Teilen Indium-TII-oxid und 1 Teil Zinn-IV-oxid beschichtet ist, (vgl. Fig. i)i wird vollständig in ein Reaktionsgefäß aus Edelstahl getaucht, welches eine ^O C warme, 25oige wässrige Lösung von Natriumsulfat enthält, der 0,5$ Natriumsulfonat beigefügt sind. Die Glasplatte 10 wird an eine Stromversorgungseinheit als Katode und ein flaches Edelstahlblech als Anode geschaltet und an das System eine Spannung von ungefähr 5 Volt angelegt. Dadurch wird iMiifi St rouid i rh t ο von f-n. 70 in A/ din" cr'/i <>1 1. und an der Katode aus der wässrigen Lösung nas/ierender Wasserstoff erzeugt, welcher das Indium-III-oxid zu elementarem

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Indium und d£is ZLmi-IV-oxid zu elementarem Zinn reduziert. I);il>oi w i I'd mittclK ei »or elektromotorisch angetriebenen Hebevorrichtung die Glasplatte mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/Min. vollständig aus der Lösung herausgezogen.

Auf diese Weise wird nicht die gesamte Menge Indium-III-oxid und Zinn-IV-oxid reduziert, sondern es entsteht über die gesamte Fläche des Substrates eine gleichmäßige Schicht 20, welche bis in etwa 5 bis 10 nm Tiefe von der Oberfläche an betrachtet elementares Indium und elementares Zinn enthält (vgl. Fig. 2). Die Schicht 20 weist nun einen leichten bräunlichen metallischen Spiegel auf. Auf dieser Schicht 20 können auf einfache Weise Metallauflagen aufgebracht werden.

B. Elektrochemische Metallabschexdung

Die gemäß Verfahrensschritt A behandelte Glasscheibe wird kurz mit destilliertem Wasser abgespült, an der Luft getrocknet und ihre später als Anzeigebereich vorgesehene Fläche mit einem Polymerlack maskiert. Die so vorbereitete Glasplatte wird, vollständig in ein Reaktionsgefaß getaucht, welches eine ^O C warme, wässrige Nickelsulfatlösung mit

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einer Konzentration von 100g Ni -Ionen/l enthält und einen pH-Wert von 5 aufweist. Die Glasscheibe wird als Katode und ein flaches Nickelblech als Anode geschaltet und an das System eine Spannung von ungefähr 5 Volt angelegt. Dadurch wird eine Stromdichte von 3OO mA/dm erzielt und aus der Nickelsulfatlösung elementares Nickel auf der Schicht abgeschieden. Die Glasplatte wird mittels einer elektromotorisch angetriebenen Hebevorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/Min, aus der Lösung herausgezogen. Dadurch entstellt eine etwa 5 nm dicke Ni ekel auf lage. Die Schicht besitzt nun ein Aussehen gemäß Fig. 3 der Zeichnungen.

Auf ähnliche Weise können aus einem sauren Bad Palladium und Platin (lOg Pd -Ionen/l bzw. 1OgPt -Ionen/l, wobei

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das Palladium vorzugsweise als Chlorid und das Platin vorzugsweise als Chlorkomplex vorliegen)und aus einem alkalischen Bad (pH 9-11) Gold, Silber und Kupfer (Konzentration 10-15g Au^ -Ionen/l bzw. 70g Ag⁺-Ionen/l bzw. 20 g Cu⁺-Ionen/l, wobei das Gold vorzugsweise als Sulfit und das Silber und das Kupfer vorzugsweise als Cyanokoinplex vorliegen), auf der Schicht abgeschieden werden.

C.Tempern

Die gemäß Verfahrensschritt B behandelte Glasscheibe wird von der Maske befreit, kurz mit destilliertem Wasser abgespült und bei ^00 C einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt. Dadurch wird der nicht mit Metall belegte Bereich der Schicht oxidiert und besteht wieder nahezu vollständig aus Indium-IXI-oxid und Zinn-IV-oxid (vgl. Fig. k und 5)·

D. Weiterbehandlung

Auf der gemäß Verfahrensschritt C behandelten Scheibe werden mittels einem beliebigen Ätzverfahren die gewünschten Elektroden- und Leiterbahnenmuster erzeugt. Danach werden die außerhalb des Anzeigebereichs liegenden Flächen mit einer Lackmaske bedeckt und die im Anzeigebereich liegenden Bereiche der Elektroden durch Tauchen in eine SiO„ abscheidende Lösung, beispielsweise eine organische Silanlösung, mit einer Orientierungsschicht versehen. Danach wird die Maske entfernt und auf die entsprechenden Stellen der Metallauflage IC-Chips mittels eines kalt aushärtenden Kunststoffklebers befestigt. Die von den IC-Chips ausgehenden Aluminiumleitungen werden durch Ultraschallschweißen festhaftend mit den entsprechenden mit einer Metallaaiflage versehenen Leiterbahnen verbunden (vgl. Fig. k und 5)·

Die Glasscheibe kann auf bekannte Weise mit einer entsprechenden Gegenelektroden tragenden Glasscheibe verbunden und durch-

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kontaktiort worden. Die so gebildete Zelle kann mit einem elektrooptisch aktiven Material gefüllt und als elektrooptische Anzeigevorrichtung in beA^egten Objekten, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden.

Leerseite

Claims

SVF-Spezialf abrik Ϋ'ύτ "Autozuΐ>enor Sus'tav Rau GmbH 7120 Biotigheim-Bissingen

PAL/A 12 682 Szedzinski/Tü

Elektrooptisch^ Anzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer

Herstellung

Patentansprüche;

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\Aj Elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einem Substrat,

welches eine Elektrodenschicht trägt, die ein oder mehrere halbleitende Metalloxide enthält und wenigstens über bestimmte Abschnitte ihrer flächenmäßigen Ausdehnung mit einer Metallauflage belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (20) in diesen Abschnitten (25) einen von ihrer am Substrat (1O) anliegenden Fläche (a) zu ihrer vom Substrat (10) abgewandten Oberfläche (θ) hin größer werdenden Anteil (22) der Metalle in elementarem Zustand aufweist, welche in den halbleitenden Metalloxiden in gebundenem Zustand vorliegen.

2. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil (22) der in elementarem Zustand vorliegenden Metalle in der Schicht (20) in deren dem Substrat (1O) nahen Bereichen (15) gleich Null ist und erst in den vom Substrat (1O) fernen Bereichen, vorzugsweise vom letzten Fünftel bis Zehntel der gesamten Schichtdicke (d) an zur Oberfläche (θ) der Schicht (20) hin

A-O wenigstens annähernd kontinuierlich von null auf einhundert Prozent ansteigt.

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3. Elektroopt.ische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abschnitte (25) an den Rändern (11)

eines Substrates (1O) angeordnet sind und

Leiterbahnen (31) darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3I) unmittelbar mit Verbindungsleitungen (^H ) verschweißt sind, die zu einer Stromversorgungseinheit führen.

h. Elektrooptisch^ Anzeigevorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (20) aus einem Gemisch (21) von Indium -III- oxid und Zinn -IV- oxid besteht, das einen Anteil (22) an elementarem Indium und elementarem Zinn aufweist .

5. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach den Ansprüchen 3 und h, dadurch gekennzeichnet,, daß die Leiterbahnen (31) mit einer Metallauflage (30) aus Nickel, Palladium, Platin, Gold, Silber oder Kupfer belegt sind und die Metallauflage (30) mit Verbindungsleitungen (iii)aus Aluminium verschweißt ist, welche zu einem IC-Chip (4θ) führen.

5 6. Verfahren zur Herstellung einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (20) durch Behandeln einer Schicht (2) halbleitender Metalloxide mit Wasserstoff unter Bedingungen hergestellt wird, die nicht zur vollständigen Reduktion der Oxide ausreichen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wasserstoff durch Elektrolyse einer wässrigen Elektrolytlösung erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Schicht (2) halbleitender Metalloxide belegte Substrat (1O) in eine wässrige Elektrolytlösung getaucht wird und die Schicht (20) nach Anlegen einer Gleichspannung, deren Wert über der Zersetzungsspannung des

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Wassers liegt, durch sich kurzzeitig bildenden naszierenden Wasserstoff erzeugt wird, indem das Substrat (1O) mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in die Elektrolytlösung eingetaucht bzw. aus der Elektrolytlösung herausgezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (lO) bei einer Spannung von ungefähr 5 V

und einer Stromdichte von ungefähr 70 mA/dm mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von ungefähr 10 cm/Min, in die Elektrolytlösung eingetaucht bzw. aus der Elektrolytlösung herausgezogen wird.
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10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (ΐθ) vollständig in die Elektrolytlösung eingetaucht wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung eine 2°/olge wässrige Lösung von Natriumsulfat ist und die Elektrolyse mittels einer Edelstahlanode bei einer geringfügig über der Raumtemperatur, vorzugsweise bei hO C liegenden Badtemperatur, durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung ein Netzmittel, vorzugsweise in einer Konzentration von maximal 0,5?£» enthält. 30

13· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend auf der Schicht (2θ) ein Metall elektrochemisch abgeschieden wird.

lh. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Metall zu belegenden Abschnitte (26) der Schicht (20) abgedeckt werden, das Siabstrat (10) in eine wässrige Metallsalzlösung getaucht und als

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dij fjortoljnt Lot wird, bo daß beim Anlo/jon einer Gleichspannung aus dem Metallsalz positiv geladene Metallionen freigesetzt werden,-welche zur Katode wandern und dort zu elementarem Metall reduziert werden, das sich als gleichmäßig dicke Auflage (30) auf den nicht maskierten Abschnitten (25) der Schicht (20) abscheidet, wenn das Substrat (1O) mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in die Metallsalzlösung eingetaucht bzw. aus der Metallsalzlösung herausgezogen wird.

15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Metallsalzlösung Nickel - II - sulfat, Palladium -Il-chlorid, einen Platin-Chlorkomplex, Gold - Ill-sulfit, einen Silber-Cyanokomplex oder einen Kupfer-Cyanokomplex enthält.

16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1^ bis 15j dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsalzlösung einen pH-Wert über h aufweist.

17· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14

bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit einer Metallauflage (30) belegten Abschnitte (26) der Schicht

(20) durch Tempern in sauerstoffhaltiger Atmosphäre vollständig oxidiert werden.

18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche lh bis 17j dadurch gekennzeichnet, daß anschließend durch Ätzen in den mit einer Metallauflage (3°) belegten Abschnitten (25) der Schicht (20) Leiterbahnen (3I ) und in den nicht mit einer Metallauflage (30) belegten, später im Anzeigebereich (13) ^der elektrooptischen Anzeigevorrichtung liegenden Abschnitten (26) der Schicht (20) ein Elektrodenrauster erzeugt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend die mit einer Metallauflage (30) be-

²IO legten Abschnitte (25) der Schicht (20) abgedeckt und die

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* β a β α

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spater im Anzeigebereich (i3) liegenden Abschnitte (26) der Schicht (20) durch Tauchen in eine Siliziumdioxid abschneidende Lösung mit einer Orientierungsschicht versehen wird,

20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß anschließend ein IC-Chip (4θ) durch Kleben mittels eines Kunststoffklebers (50) auf der Metallauflage (30) befestigt wird und die vom IC-Chip ausgehenden Aluminiumleitungen (4i) durch Ultraschallschweißen mit den entsprechenden Leiterbahnen (31) verbondet werden.

21. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß anschließend das Substrat (io) mit einem Gegenelektroden tragenden Substrat verbunden, die Elektroden der beiden Substrate durchkontaktiert und die so gebildete Zelle mit einem elektrooptisch aktivem Material gefüllt wird.