DE3237323C2

DE3237323C2 -

Info

Publication number: DE3237323C2
Application number: DE3237323A
Authority: DE
Inventors: Karl 7500 Karlsruhe De Gantenbrink; Peter 7505 Ettlingen De Knoll; Peter 7500 Karlsruhe De Rapps
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1991-08-22
Also published as: US4552437A; JPS5987488A; DE3237323A1; JPH0559408B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie sie durch die DE 29 19 572 A1 bekannt ist.

Elektrooptische Anzeigevorrichtungen sind als solche weithin bekannt. Eine Maskierung von Displayzonen, die keine Informationen beinhalten, erfolgen z. B. bei den bekannten Flüssigkristallanzeigen durch externe Masken, die auf den äußeren Glas- oder Polarisatorflächen aufgebracht sind. Wegen einer nicht unterschreitbaren Mindestdicke der Gläser der Flüssigkristallanzeige kann die Maskierung nicht segmentgenau erfolgen und gestattet daher keine völlig parallaxe freie Ablesung. Ein weiterer Nachteil der bekannten maskierten Flüssigkristallanzeigen ist, daß bei ihrer Herstellung zusätzliche Prozesse hinzukommen, die die Herstellung der Flüssigkristallanzeige verteuern.

Aus der DE 29 36 618 A1 ist eine Flüssigkristallanzeigezelle mit einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial bekannt, bei der eine Maske gebildet wird, die an der Vorderseite des Flüssigkristallmaterials angeordnet ist. Die Maske weist wenigstens eine Öffnung auf, deren Größe und Umriß ein Zeichensegment begrenzt. Die Maske ist aus einem optisch nicht durchlässigen Material hergestellt, beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem weißen Farbauftrag. Die Anfertigung einer entsprechenden Maske aus einem Keramikmaterial ist sehr schwierig, da die Maske sehr dünn sein muß und daher leicht zerbrechlich ist. Masken mit Farbauftrag sind allenfalls bei großen Strukturen zuverlässig machbar. Kleine Strukturen lassen sich mit hinreichender Genauigkeit nur sehr schwer realisieren. Ein weiteres Problem ist auch darin zu sehen, daß die verwendete Farbe resistent gegen die verwendeten Chemikalien des Flüssigkristalls sein muß.

Aus der DE 29 19 572 A1 ist eine passive elektrooptische Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung bekannt. In dem Verfahren wird vorgeschlagen, für die Herstellung der Rückelektrode einer Flüssigkristallanzeigezelle ein Metall auf ein durchsichtiges Trägersubstrat, einer Glasplatte aufzutragen. Vorgeschlagen werden beispielsweise Metalle wie Aluminium, Silber, Gold oder diverse Legierungen. Die Metalle werden als Schicht im Vakuum abgeschieden und durch Aufdampfen oder Sputtern auf das Substrat aufgebracht. Dabei werden teilweise hohe Temperaturen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art mit parallaxefreier Abdeckung von Displayzonen zu schaffen, die mit einfachen Mitteln herstellbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine parallaxefreie Abdeckung von Displayzonen, die keine Information beinhalten, möglich ist. Neben dieser Verbesserung des optischen Eindrucks hat die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung den weiteren Vorteil, daß eine größere Flexibilität bei der Leiterbahnführung in den abgedeckten Bereichen gegeben ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, bei Großflächendisplays unsichtbare Stützstellen anzubringen. Weiterhin können verschiedene Prozesse bei der Herstellung entfallen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung möglich. So ist es vorteilhaft, die Maske auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Elektroden anzuordnen. Elektrooptische Effekte, die beispielsweise bei der Kreuzung von Leiterbahnen auftreten, sind dann vom Betrachter nicht wahrzunehmen. Auch Stützstellen fallen nicht auf. Bei segmentgenauer Maskierung ist es günstig, die Maske auf eine durchgehende transparente Elektrode aufzubringen. Die Herstellung der Flüssigkristallanzeigen ist dabei durch die Einsparung von Arbeitsgängen besonders einfach.

Die Maske kann vorteilhafterweise durch ein Druckverfahren aufgebracht werden, wobei eine besonders einfache Herstellung möglich ist, wenn zum Druck Lacke mit strukturierter Oberfläche Verwendung finden. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Masken aufzudampfen, mittels Fotolacktechnik herzustellen oder aus der Fotografie bekannte Emulsionen zu verwenden. Durch die Wahl geeigneter Maskierungsstoffe ist es möglich, die Maske farbig auszubilden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt den Aufbau einer TN-Flüssigkristallanzeige.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt eine TN-LCD-Anzeigevorrichtung, wobei übersichtshalber Orientierungs- und Isolierschichten weggelassen sind. Die LCD-Anzeige weist einen Frontpolarisator 1 auf, der auf einer Glasplatte 2 angebracht ist. Auf der Glasplatte 2 ist eine durchgehende Elektrode (Backplate) 3 aufgebracht. Auf der durchgehenden Elektrode sind Maskierungen 4 angeordnet. Zwischen der durchgehenden Elektrode (Frontplate) 6 ist der Flüssigkristall 5 eingebracht. Die geätzte Elektrode 6 ist auf einer rückwärtigen Glasscheibe 7 aufgebracht. Die LCD-Anzeige ist durch einen rückwärtigen Polarisator 8 abgeschlossen. Hinter der LCD-Anzeige ist eine Lampe 9 angeordnet, mit der eine Beleuchtung der LCD-Anzeige möglich ist. Durch einen Betrachter 10 ist die LCD-Anzeige ablesbar.

Durch die Anordnung der Maske 4 im Bereich des Flüssigkristalls 5 ist es möglich, das Layout der LCD wesentlich einfacher zu gestalten, daß die Form des Segments durch die Maske bestimmt wird. Das anzusteuernde Segment muß nun nicht mehr exakt die Form ihres Erscheinungsbildes besitzen, sondern muß nur so gestaltet sein, daß es die Fläche hinter dem jeweiligen Maskenfenster voll überdeckt. Irgendwelche Symbole, beispielsweise bei Kraftfahrzeugpanels vorgesehene Warndreiecke, können daher durch die Maskierung gebildet werden und müssen nicht mit den Elektroden ausgebildet sein. Hier genügt eine entsprechend große Anzeigefläche. Weiterhin muß die maskierte, dem Beobachter zugewandte Elektrode des vorderen Glases nicht mehr geätzt werden. Bei bisherigen LCD-Anzeigen mußte die gemeinsame Elektrode (Backplate) so gestaltet sein, daß keine Überschneidungen mit Segmentzuleitungen der Segmentelektroden auftreten. Im Bereich der Maskierung sind beliebig viele und beliebig geformte Stützstellen anbringbar. Dadurch können Mikrospacer entfallen, die bisher zur Gewährleistung konstanter Schichtdicke erforderlich waren. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der störenden Resttransmission der Zelle im gesperrten Zustand. Eine Elektrodenentspiegelung ist ebenfalls nicht erforderlich, weil die vordere Elektrodenfläche 3 nicht geätzt wird. Somit können auch keine unterschiedlichen Reflexionen auftreten. Weiterhin ergeben sich Einsparungen von Arbeitsschritten beim LCD-Herstellungsprozeß, die in der Serienherstellung von LCD-Anzeigen zu beachtlichen Kostenersparnissen führen, wobei gleichzeitig das optische Erscheinungsbild verbessert wird. Die Einsparungsmöglichkeiten sind je nach LCD-Herstellungsprozeß unterschiedlich. Sie sollen im folgenden näher erläutert werden.

Die Maske wird bei der Herstellung der LCD als letzter Arbeitsgang auf dem vorderen Glas 3 oder auf dem hinteren Glas 7 aufgebracht. Besonders günstig ist, die Maske auf dem vorderen Glas aufzubringen, da dadurch der Betrachter 10 eventuell vorhandene Stützstellen nicht erkennen kann. Weiterhin fallen ihm Überschneidungen in der Leiterbahnführung nicht auf, da sie durch die Maskierung abgedeckt werden. Prinzipiell ist natürlich auch die Aufbringung der Maske auf der anderen Elektrodenseite (Frontplate) möglich.

Eine Möglichkeit zur Herstellung der Maske ist durch das Druckverfahren gegeben. Hierzu wird in einem geeigneten Druckverfahren (Siebdruck, Offsetdruck oder ähnliches) eine im allgemeinen durchsichtige Maske aufgebracht. Die Fenster müssen in dieser Maske in einem weiteren Arbeitsgang farbig überdeckt werden, wenn bestimmte Segmente der Anzeigevorrichtung farbig erscheinen sollen. Die Dicke des Aufdrucks sollte bei Lacken mit glatter Oberfläche 3 µm nicht überschreiten, da sonst die Zelle nicht mehr gefüllt werden kann. Bei Lacken mit strukturierter Oberfläche kann der Druck in der Dicke der gewünschten Flüssigkristallschicht erfolgen. Es kann nun völlig auf Abstandshalter verzichtet werden, da der Lack als Abstandshalter wirkt.

Soll die Maske im Aufdampfverfahren hergestellt werden, müssen die Teile, die nicht maskiert werden sollen, in geeigneter Weise mit einem Lack oder einer Metallmaske abgedeckt werden. Anschließend wird eine Anzeigeseite mit einer Schicht bedampft oder besputtert, die schwarz oder in der gewünschten Farbe erscheint.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die Maske in einem galvanischen Prozeß herzustellen. Da das dem Beobachter 10 zugewandte Glas 2 eine transparente, leitfähige Schicht 3 besitzt, kann in einem geeigneten galvanischen Verfahren eine schwarze oder farbige Markierungsschicht elektrisch abgeschieden werden, sofern kein Electroless-Verfahren zur Verfügung steht. Analog zum zuvor beschriebenen Verfahren müssen hierzu diejenigen Zonen, die nicht maskiert werden sollen, in geeigneter Weise abgedeckt werden. Dies Verfahren ist in der beschriebenen Weise nur anwendbar, wenn die Maske 4 auf der durchgehenden Elektrode 3 angebracht wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Maske ist in einem fotografischen Verfahren gegeben. Hierbei wird das zu maskierende Glas 2 mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet, durch eine Maske belichtet und entwickelt, so daß die Segmentzonen durchsichtig werden. Prinzipiell geeignet für dieses Verfahren sind Fotolacke, die sich beim Entwickeln schwarz einfärben, oder aber eine herkömmliche Fotoemulsion, die auf das leitfähig beschichtete Glas aufgegossen wird. Letztere Schicht ist besonders gut geeignet, da sie sehr dünn, optisch sehr dicht und resistent gegen Chemikalien ist, welche bei der LCD-Herstellung üblicherweise zur Anwendung kommen. Des weiteren läßt sich die Fotoschicht gleichzeitig als Isolierschicht und Oberflächenorientierungsschicht verwerten, da die Trägerschicht am transparenten Displayfeld erhalten bleibt.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Maske ist in einem kombinierten Aufdampf-Ätzverfahren gegeben. Das leitfähig beschichtete Glas 2 wird ganzflächig mit einer schwarzen Schicht, z. B. Chrom, reaktiv bedampft. In einem üblichen Verfahren wird das Glas mit Fotolack beschichtet, belichtet und entwickelt, so daß diejenigen Teile, welche die Information tragen, freigelegt werden. An diesen Stellen wird nun die schwarze Schicht abgeätzt. Im Falle von Chromschichten eignet sich zum Abätzen Kaliumhexazyanoferrat (K3 (FE(CN)₆+NaOH).

Statt schwarzer Maskierungsschichten im Innern der LCD ist es möglich, bestimmte Segmente einer Konfiguration in einer bestimmten Farbe darzustellen. Hierzu werden Farbemulsionen verwendet, die je nach vorliegender Emulsion (Positiv- oder Negativverfahren) lichtempfindliche Schichten aufweisen, die mit einer Maske in der darzustellenden Farbe belichtet (Positivverfahren) oder mit einer Maske in den Komplementärfarben (Negativverfahren) belichtet werden. Die Folge ist eine undurchsichtige Maske mit farbigen Zonen, wobei die Oberfläche des Trägermaterials als völlig plane Ebene bestehen bleibt. Durch die Zusammenfassung mehrerer Druckvorgänge zu einem einzigen fotografischen Prozeß ergeben sich weitere Einsparungen von Arbeitsvorgängen bei der LCD-Herstellung. Die Farbdarstellung ist völlig parallaxfrei. Durch das vorgeschlagene Verfahren können durch eine einzige Maskierung und durch die Verwendung unterschiedlicher Masken farbige LCD′s hergestellt werden, wobei nur eine Farbschicht erforderlich ist. Mehrfachschichten im Zelleninneren wären wegen ihrer Dicke auch kaum realisierbar, so daß das heute übliche Verfahren zur Herstellung farbiger LCD durch äußeres Aufbringen mehrerer Farbschichten nicht anwendbar wäre.

Die Erfindung ist nicht auf Flüssigkristallanzeigen beschränkt. Bei geeigneter Modifizierung des Zellenaufbaus ist die beschriebene Maskierungstechnik auch für andere Displaytechnologien wie z. B. elektrophoratische Anzeigen, elektrochrome Anzeigen, elektrolytische Anzeigen, Plasmadisplays oder Vakuumfluoreszenzanzeigen geeignet.

Claims

1. Elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einem dem Beobachter zugewandten transparenten Trägermedium, auf dem transparente Elektroden aufgebracht sind, und Gegenelektroden, die auf einem geeigneten Träger aufgebracht sind, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Elektrodenebenen mit einem Medium gefüllt ist, das durch Anlegen einer elektrischen Spannung einen optischen Effekt zeigt, mit einer im Innern der Anzeigevorrichtung angebrachten Maske zur Abdeckung von Displayzonen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) mittels einer Fotoemulsion hergestellt ist.

2. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) auf der dem Betrachter (10) zugewandten Seite der optisch aktiven Schicht (5) angeordnet ist.

3. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) auf einem Träger (2) mit durchgehender Elektrode (3) aufgebracht ist.

4. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) undurchsichtig ist.

5. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoemulsion in unterschiedlichen Bereichen mit einer oder verschiedenen Farben belichtet wird.

6. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) in einer solchen Dicke aufgebracht ist, daß sie gleichzeitig als Abstandshalter zwischen den Elektrodenebenen dient.

7. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Flüssigkristallanzeige ausgeführt ist.

8. Elektrooptische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (4) als Isolierschicht und Oberflächenorientierungsschicht dient.