NL7906695A - Weergeefinrichting. - Google Patents

Description

r^ ----- PHN 9570 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Veergeefinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een weergeef-inrichting bevattende een laag vloeibaar kristal in een door een rand afdichtingsmiddel omsloten ruimte tussen twee steunplaten, waarvan de ene steunplaat is voorzien 5 van een patroon van individueel aan te sturen electroden met toevoerelectroden en een aantal uitwendige aansluit-elektroden, welke toevoerelebtroden en aansluitelectroden zijn verbonden met contactoppervlakken van tenminste één niet gexncapsuleerd IC-kristal.

10 Een dergelijke weergeefinrichting is bekend uit het Artikel "A Hybrid Liquid Crystal Display with a Small Number of Interconnections" in Proceedings of the I.E.E.E., Vol 61, No. 7> Ρ· 829· Door een deel van de stuurelectronika in de vorm van een geïntegreerde schake-15 ling (ic) direkt op de steunplaat met het patroon van individueel a an te sturen electroden aan te brengen, wordt een aanzienlijke reductie verkregen van het aantal te maken electrische verbindingen van de vloeibare kristal weergeefinrichting naar de buitenwereld. Voor het beschre-20 ven voorbeeld van een numerieke weergeefinrichting met negen, elk uit zeven segmenten opgebouwde cijfers, betekent dit, dat het aantal verbindingen wordt gereduceerd van 63 tot 4. Zoals in bovengenoemd artikel is beschreven kan een niet-geïncapsuleerd IC-kristal, d.w.z. een IC 25 zonder de gebruikelijke behuizing op de steunplaat worden aangebracht. Het gebruik van ni e t-ge ïncap sul eerde IC-kristallen leidt tot een belangrijke besparing van de visueel onnuttige ruimte vergeleken met een IC met behuizing. De contactoppervlakken van het IC-kristal 30 kunnen met behulp van soldeerbolleh aan de toevoer-electroden en aansluitelectroden worden bevestigd.

Hierbij kunnen gebruikelijke soldeertechnieken en thermo-compressietechnieken worden gebruikt in combinatie met 7906695 ΡΗΝ 9570 2 een geschikte metallisatie van de toevoer- en aansluit electr oden.

Bij de bekende inrichting is het IG-kristal aangebracht op de steunplaat buiten de omhulling g van de eigenlijke vloeibaar kristal cel. Na montage van het IC-kristal dient dan het IC-kristal van een mechanische en electrische bescherming te worden voorzien. De kans op beschadiging van het IG-kristal is echter, bijvoorbeeld bij het inbouwen van de 10 weergeefinrichting in een apparaat of blootstelling aan een warme vochtige atmosfeer niet geheel uitgesloten. Het is dan ook het doel van de uitvinding een weergeefinrichting aan te geven, waarbij de kans op beschadiging van het IC-kristal nagenoeg is uit-15 gesloten.

Een weergeefinrichting van een in de aanhef genoemde soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de IC-kristallen zijn ondergebracht in de rand afdichtingsmiddel tussen de steunplaten.

20 De glasplaten en de rand afdichtingsmiddel bieden een goede mechanische en ondoorlaatbare bescherming van de IC-kristallen.

Een uitvoeringsvorm van een weergeefinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, door-25 dat de andere steunplaat is voorzien van holtes voor het gedeeltelijk omvatten van de IC-kristallen.

Bij de momenteel gebruikelijke vloeibaar kristal weergeefinrichtingen bedraagt de afstand tussen de steunplaten ongeveer 4-30^um. De dikte van een IC-30 kristal bedraagt ongeveer 250^um. Om een IC-kristal in de rand afdichtingsmiddel onder te kunnen brengen, is in de andere steunplaat een holte geboord, bijvoorbeeld door middel van ultrasoon boren.

Een verdere uitvoeringsvorm van een weergeef-35 inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat 7906695 * * PHN 9570 3 de verbindingen, tussen de oppervlakken van de toevoer-electroden en aansluit el e.ctr oden en de contaat oppervlakken van elk van de IC-kristallen elk worden gevormd door een op één van de te verbinden oppervlakken aange-5 brachte goudbol, welke met behulp van een geleidende lijm aan het andere oppervlak is bevestigd. De qonta-ct-oppervlakken van XC-kristallen zijn gewoonlijk van aluminium. Hierop vormt zich snel een oxidelaagje, dat het tot stand komen van een goede electrische verbin— 10 ding bemoeilijkt. Het gebruik van goudboll'en heeft het voordeel, dat deze de oxidelaag doorbreken. De hechting wordt verkregen met een geleidende lijm, welke op eenvoudige wijze met de goudbollen kan worden opgenomen.

Opgemerkt wordt dat het uit de Japanse ter 15 visie gelegde octrooiaanvrage 53-59398 op zich bekend is om een XC-kristal met geleidende harsbollen aan het electrodepatroon van een vloeibaar kristal weergeefin-richting te bevestigen.

Een andere verdere uitvoeringsvorm van een weer-20 geefinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat elk van de steunplaten van een vloeibaar kristal oriënterende laag is voorzien, waarbij de oriënterende laag op de steunplaat, waarop de IC-kristallen zijn aangebracht, tevens de IC-kristallen bedekt. Hierdoor 25 worden de IC-kristallen van een extra beschermende laag voorzien.

Een geschikte vloeibaar kristal oriënterende laag is een poly-paraxylylene laag. Deze laag wordt door middel van een chemical vapour deposition aangebracht.

30 Deze methode heeft het voordeel, dat hierbij ook het naar de steunplaat toegekeerde oppervlak van de IC-kristallen, het zogenaamde actieve'oppervlak, wordt bedekt en gepassiveerd.

Bij een weergeefinrichting volgens de uitvin-35 ding wordt de rand van afdichtingsmiddel bij voorkeur gevormd door een raam van een thermoplastisch materiaal, in het bijzonder een polyethyleen raam. In een dergelijk 7906695 3 PHN 9570 4 raam kunnen op eenvoudige wijze de holtes voor de IC-kristallen worden aangebracht. Het raam wordt tussen de glasplaten over de IC-kristallen heen ne.e.rgelegd, waarna het samenstel door verhitting wordt verbonden.

5 Nog een andere uitvoeringsvorm van een weer geef inrichting wordt gekenmerkt, doordat de rand van afdicht ingsmiddel wordt gevormd door een rand van glas-emaille. Voor de montage van de IC-kristallen wordt het glasemaille door zeefdrukken aangebracht en vervolgens 10 voorverglaast. Na montage van de IC-kristallen worden de steunplaten verbonden door verhitting tot een temperatuur van ongeveer 450-550®C.

Bij een rand van glasemaille worden de verbindingen tussen de oppervlakken van de toevoer- en aan-15 sluitelektroden en de contactoppervlakken van elk van de IC-kristallen elk bij voorkeur gevormd door een thermo-compressie-verbinding of een soldeerverbinding.;Lijm-verbindingen kunnen in dit geval niet worden toegepast, daar deze niet bestand zijn tegen temperaturen van 20 450-550 °C.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, waarvan figuur 1 een doorsnede van een weergeefinrichting volgens de uitvinding toont, 25 figuur 2 de bevestiging van het IC-kristal uit figuur 1 nader toont, en figuur 3 een doorsnede langs de lijn AA’ uit figuur 1 toont.

De in figuur 1 getoonde weergeefinrichting 30 bevat twee evenwijdige glazen steunplate.n 1 en 2. Op 'steunplaat 1 is een patroon van individueel aan te sturen eleetroden 3 niet electrode-toevoerleidingen 4 en uitwendige aansluitleidingen 5 aangebracht. Op de steunplaat 2 is een voor het patroon van eleetroden 3 35 gemeenschappelijke tegenelectrode 6 aangebracht. Naast een gemeenschappenjke tegenelectrode, kunnen ook meerdere tegeneleetroden worden toegepast zoals dat ge- 7906695 / ί·- * ΡΗΝ 9570 5 bruikelijk is bij een zogenaamde tijd-multiplex aansturing van de weergeefinrichting. De elektroden 3* 4, 5 en 6 zijn transparant en vervaardigd van indium-tin-oxide, dat door opdampen, sputteren , zeefdrukken of 5 chemical vapour deposition kan worden aangebracht. Om de weerstand van de dunne toevoer-electrodén 4 en aansluit-electroden 5 te verminderen zijn deze van een metallisatie 7, gevormd door achtereenvolgens aangebrachte laagjes van Ti, Ni en Au, voorzien, welke met behulp van eleetro-10 of electroless depositie of door vacuum opsputteren of opdampen kunnen worden aangebracht. De metallisatie 7 kan eveneens gevormd worden door achtereenvolgens aangebrachte laagjes van Cr, Ni en Au of door een laagje electroless Ni of door laagjes van andere metalen. De 15 dikte van de metallisatie 7 wordt bepaald door de vierkant swe er stand van de metalen. De indium-1 ino xi de elektroden 3» 4, 5 en 6 hebben een dikte van ongeveer 0,15yum en de dikte van de metallisatielaag 7 bedraagt ongeveer 0,3^um. Op de metallisatielaag 7 van de toevoerelectroden 20 4 en de aansluitelectroden 8 is m.b.v. goudbollen 12 een IC-kristal 9 bevestigd. De bevestiging van het IC-kristal zal nader worden verduidelijkt aan de hand van fig. 2. Het IC-kristal 9 is ongeveer 2 mm in het vierkant en heeft een dikte van ongeveer 250yim. In de glazen 25 steunplaat 2 is een uitholling 10 geboord voor het gedeeltelijk omvatten van het IC-kristal 9. De uitholling 10 heeft een diameter van ongeveer 3>5 mm en een diepte van ongeveer 350^um, en is door ultrasoon boren in de steunplaat 2 aangebracht. Op de steunplaten 1 en 2 zijn 30 vloeibaar kristal oriënterende lagen 11 van polyparaxy- -lylene met een dikte van ongeveer 0,1yum aangebracht.

Het aanbrengen van het poly-paraxylylene geschiedt door middel van een zogenaamd chemical vapour deposition process, waarna de laag verdere oriënterende eigenschap-35 pen krijgt door deze in één richting te polijsten.

Dit heeft het voordeel, dat niet alleen het vrije oppervlak maar ook het naar de steunplaat 1 toegekeerde opper- 7906695 o ^ PHN 9570 6 vlak, het z.g. actieve oppervlak, van het IC-kristal 9 wordt bedekt.

De vloeibaar kristal oriënterende lagen 11 kunnen ook aangebracht worden door het scheef opdampen 5 van bijvoorbeeld SiO en MgF^ of door het toepassen van oppervlakte actieve stoffen zoals zepen, silaan en alcohol. Onder vloeibaar kristal oriënterende laag dient niet alleen een laag verstaan te worden die de vloeibaai^kristal moleculen in één bepaalde richting oriënteert, maar ook 10 een laag die een random-oriëntatie van de vloeibaar kristal moleculen bewerkstelligt. Dit laatste wordt bijvoorbeeld toegepast bij weergeefinrichtingen, die gebruik maken van het zogenaamde dynamic-scattering effect, De steunplaten 1 en 2 worden op een afstand van 12yum ge-15 houden en de inrichting wordt afgedicht door een poly-ethyleenraam 13, waarin een holte 14 voor het IC-kristal 9 is uitgespaard. Bij het vervaardigen van de inrichting wordt het raam 13 tussen de steunplaten 1 en 2 over het IC-kristal 9 gelegd, waarna door verhitting tot een 20 temperatuur van ongeveer 120eC tot 220 °C een van dikte uniforme verbinding tussen de steunplaten 1 en 2 tot stand komt.

Het is ook mogelijk om de weergeefinrichting af te dichten met behulp van een rand glasemaille. Bij 25 voorkeur voor de montage van het IC-kristal 9 wordt het glasemaille door zeefdrukken aangebracht en vervolgens door verhitting voorverglaasd Na montage van het IC-kristal 9 worden de steunplaten verbonden door verhitting tot een temperatuur van ongeveer 450-550°C. Opgemerkt 30 wordt dat bij het gebruik van een glasemaille afdichtings-rand alleen anorganische vloeibaar kristal oriënterende lagen kunnen worden toegepast, zoals SiO en MgF^.

De weergeefinrichting is, via een niet getekende vulopening in de steunplaat 2, gevuld met een nematisch 35 vloeibaar kristal met positieve dielectrische anisotropie 15, zoals p-alkyl-p*-cyanobiphenyl verbindingen, welke onder de naam E7 van de firma Merck verkrijgbaar zijn of 7906695 PHN 9570 7 p-alkyl (oxy) -p1 cy ano bipheny 1 ene verbindingen, phenyl-cyclohexaanverbindingen en azoxy met thioesterverbin-dingen, welke respektieveli jk onder de namen ZLI284 ZLI1132 en ZLI935 eveneens bij de firma Merck verkrijg-5 baar zijn. De van elkaar afgekeerde oppervlakken van de steunplaten 1 en 2 zijn voorzien van polarisatoren 16 en 17 met onderling loodrechte polarisatierichtingen om het getwist nematisch veld effect zichtbaar te maken.

Bij een weergeefinrichting volgens de uit-10 vinding kan eveneens van andere electro-optische weergeef eff enten met vloeibare kristallen gebruik worden gemaakt,, zoals het dynamische verstrooiïngseffeet (dynamic scattering), het gast-gastheer (guest-host) effect, het elektrisch geïnduceerde dubbele brekings-15 effect en het effect van de zogenaamde cholesterische-nematische overgang.

Figuur 2 toont nader de bevestiging van het IC-kristal 9 aan het electrode-patroon uit figuur 1.

Het IC-kristal 9 heeft contact-oppervlakken 18 van 20 aluminium. Op deze contact-oppervlakken 18 worden eerst goudbollen 12 aangebracht, welke tevens een op de aluminium oppervlakken gevormd oxide-laagje doorbreken. Met de goudbollen 12 wordt een weinig van een geleidende lijm-pasta 19, bijvoorbeeld goud gevulde epoxy-hars, opge-25 nomen, waarna het IC-kristal 9 op de metallisatielaag 7 van de toevoer-electroden 4 en aansluitelectroden 3 wordt gedrukt. Vervolgens wordt .'-de lijm 19 door thermische verhitting uitgehard, waarbij de goudbollen 12 als afstandshouder voor het IC-kristal 9 en de metalli-30 satielaag 7 funktioneren.

Het is ook mogelijk het IC-kristal 9 alleen met bolletjes van een geleidende lijm aan het eleatrode-patroon te bevestigen. De lijmbolletjes kunnen dan met behulp van zeefdrukken of stempelen op de aluminium-35 contactoppervlakken van het IC-kristal of op het elec-trodenpatroon worden aangebracht. Het IC-kristal kan eveneens met soldeerbollen aan de van een geschikte 7806695 PHN 9570 8 ____________metallisatie voorziene indium-tinoxide electroden worden_____ bevestigd.

Opgemerkt wordt dat bij gebruik .van een glas-emaille afdichtingsrand geen lijm kan worden toegepast 5 voor het bevestigen van het IC-kristal, daar deze niet bestand is tegen temperaturen van 450-550°C die nodig zijn voor het verbinden van de glasplaten en de glas-emaille afdichtingsrand. Het IC-kristal kan in dit geval aan het electrodenpatroon bevestigd worden met behulp 10 van bijvoorbeeld thermocompressie of soldeertechnieken.

Figuur 3 toont een doorsnede langs de lijn AA’ . w van de in figuur 1 getekende weergeefinrichting. Het op de steunplaat 1 aangebrachte transparante electrodepatroon 3 met toevoerelectroden 4 en aansluitelectroden 5 is ge- 15 stippeld weergegeven. In het poly-ethylene raam 13 is de holte 14 uitgespaard voor het onderbrengen van het IC-kristal 9· De afdichtingsrand 13 is hiertoe aan de zijde waar het IC-kristal zich bevindt breder gemaakt dan aan de overige zijden.

20 Naast de getoonde uitvoeringsvoorbeelden waarbij één IC-kristal in de rand afdichtingsmiddel is ondergebracht is het bij een weergeef inrichting volgens de uitvind-ing eveneens mogelijk meerdere IC-kristallen in de rand afdichtingsmiddel onder te brengen.

25 : 30 5 | 35

-7-9-0-6 6 9 5 _2HH

Claims (8)

1. Weergeefinrichting bevattende een laag vloeibaar kristal in een door een rand afdicbtingsmiddel 5 omsloten ruimte tussen twee steunplaten, waarvan de ene steunplaat is voorzien van een patroon van individueel aan te sturen electroden met toevoerelectroden en een aantal uitwendige aansluitelectroden, welke toevoerelectroden en aansluitelectroden zijn verbonden met ·. 10 contactoppervlakken van tenminste één niet geïncapsu-leerd IC-kristal, met bet kenmerk, dat de IC-kristallen zijn ondergebracbt in de rand afdicbtingsmiddel tussen de· steunplaten.

2. Veergeefinrichting volgens conclusie 1, met bet kenmerk, dat de andere steunplaat is voorzien van 15 boltes voor bet gedeeltelijk omvatten van de IC-kristallen.

3. Weergeefinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de verbindingen tussen de oppervlakken van de toevoer- en aansluitelectroden en de contactoppervlakken van elk van de IC-kristallen worden gevormd 20 door een op één van de te verbinden oppervlakken aangebrachte goudbol, welke met behulp van een geleidende lijm aan het andere oppervlak is bevestigd.

4. Veergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat elk van de steunplaten van een 25 vloeibaar kristal oriënterende laag is voorzien, waarbij de oriënterende laag op de steunplaat, waarop de IC-kristallen zijn aangebracht, tevens de IC-kristallen bedekt.

5· Veergeefinrichting volgens conclusie 4, met 30 het kenmerk, dat de vloeibaar kristal oriënterende laag een poly-paraxylyleen laag is.

6. Veergeefinrichting volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat de rand af-dichtingsmiddel wordt gevormd door een raam van een 35 thermoplastisch materiaal, in het bijzonder een polyethylene raam.

7· Veergeefinrichting volgens één der voor- -79-0-6 6 9 5 ___» -Ί ΡΗΝ 9570 10 ...........gaande conclusies 1, 2 of k, met het kenmerk, dat de . ______ rand van afdichtingsmiddel -wordt gevormd door een rand van glasemaille.

8. Weergeefinrichting volgens conclusie 7» met het S kenmerk, dat de verbindingen tussen de oppervlakken van de toevoer- en aansluitelectroden en de contactoppervlakken van elk van de IC-kristallen elk worden gevormd door een thermocompressieverbinding of een soldeerver-binding. 15 20 25 30 35 790 6 6 9 5 __