DE2615323A1 - Elektrooptische zelle und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

26. März 1976 9835-76 Dr.ν.Β/Ε

THE RANK ORGANISATION LIMITED Millbank Tower, Millbank, London S.W.I (England)

Elektrooptische .Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrooptische Zelle mit parallelen Wänden, von denen mindestens eine auf ihrer Innenseite elektrisch leitende Elemente aufweist, die mit Anschlüssen versehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrooptischen Zelle. Die vorliegende elektrooptische Zelle kann ein Flüssigkristallmaterial enthalten, die Erfindung ist jedoch nicht auf Flüssigkristallzellen beschränkt.

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Es sind elektrooptische Zellen für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen bekannt, die zwei im Abstand voneinander verlaufende, parallele Zellenwände enthalten, zwischen denen sich ein in optischer Hinsicht steuerbares Medium befindet, im Falle einer Flüssigkristallzelle also z.B. ein nematischer Flüssigkristall.

Für ein einwandfreies Arbeiten elektrooptischer Zellen sind die Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Innenwänden der Zelle und eine gute Parallelität dieser Innenwände wichti.g. Dies war bisher nur schwierig zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrooptische Zelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei denen ein vorgegebener Abstand zwischen den Zellenwänden ohne komplizierte Vorrichtungen und Werkzeuge erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer elektrooptischen Zelle mit parallelen Wänden, von denen mindestens eine auf ihrer Innenseite elektrisch leitende Elemente aufweist, wird mindestens ein Abstandshalterelement, das mit mindestens einem isolierenden Laminat oder Film aus einem haftenden oder klebenden Material, welches sich leicht erweichen oder schmelzen läßt, verbunden ist, zwischen die beiden Zellenwände eingeführt und dann zum Erweichen oder Schmelzen gebracht, so daß die Zellenwände abgedichtet bzw. miteinander verbunden werden und der Abstand der Zellenwände durch das Abstandshalterelement und die Abstandshalterelemente bestimmt wird.

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In der Praxis wird das Laminat oder der Film oder mindestens einer der Laminate oder Filme aus einem thermoplastischen Material hergestellt und die Zellenwände werden gegeneinander gedrückt und erwärmt, so daß das thermoplastische Material erweicht oder schmilzt und der Abstand der Zellenwände gleich der Dicke des Abstandshalterelements oder der Abstandshalterelemente wird.

Ein Laminat oder Film kann als Träger für mehrere metallische Abstandshalterelemente verwendet werden oder man kann andererseits auch ein Abstandshalterelement in Form einer Kusntstoff-Folie verwenden, auf deren beide Seiten eine Schicht aus Klebermaterial aufgebracht ist, das einen niedrigeren Erweichungs- oder Schmelzpunkt hat als das Material der Folie. In diesem Falle kann die Kunststoff-Folie durch ein Bad geführt werden, das eine Lösung des Klebermaterials in einem flüchtigen Lösungsmittel enthält, um die Folie mit der Lösunn zu überziehen und das Lösungsmittel wird dann verdampft, so daß man eine Kunststoff-Folie erhält, auf deren beiden Seiten sich eine Kleberschicht befindet.

Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung auf die Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, bei denen elektrisch leitfähige Elektroden auf den Innenflächen der Zellenwände: erforderlich sind, werden metallische Abstandshalterelemente verwendet, die gleichzeitig elektrische Leiter bilden, die nach Montage der Zelle eine elektrische Verbindung mit Kontakten, Anschlußflächen oder Elektroden auf der Innenseite mindestens einer Zellenwand herstellen. Bei dieser Anwendung der Erfindung dienen die Abstandshalterelemente also sowohl zur genauen Bestimmung des Abstandes der Zellenwände als auch zum elektrischen Anschluß der im Inneren der Zelle angeordneten Elektroden oder Kontakte. Die bisher bei

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FlüssigkriStallzellen verwendeten fearidanschlüsse, die teuer, sperrig und nicht sehr zuverlässig sind, können daher entfallen.

Die Erfindung betrifft, wie bereits erwähnt, ferner auch eine elektrooptisehe Zelle mit parallelen Wänden und elektrisch leitfähigen Elementen auf mindestens einer Innenfläche sowie einer Anzahl von Änschlußelementen, die mit entsprechenden leitfähigen Elementen verbunden sind. Die Anschlußelemente werden von einem isolierenden, laminaren Träger getragen und haben eine Dicke, die den Abstand zwischen den Zellenwänden bestimmt. Die Anschlußelemente können bis zu mindestens einem Rand der Zelle reichen, um eine Anschlußmöglichkeit für äußere Leitungen zu schaffen.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Herstellung von elektrooptischen Zellen wesentlich erleichtert. Eine besondere Vereinfachung ergibt sich, wenn die Anschlußelemente als gedruckte Schaltung auf den isolierenden schichtförmigen oder aus einer Schichtstruktur bestehenden Träger aufgebracht werden. Die Anschlußelemente können parallele, elektrisch leitfähige Streifen enthalten, die auf die eine Seite des laminaren Trägers aufgebracht und so angeordnet sind, daß sie Kontakt mit entsprechenden Kontaktstreifen machen, die auf die Innenfläche der entsprechenden Zellenwand aufgebracht sind und mit entsprechenden Elektroden auf der Innenseite dieser Zellenwand verbunden sind. Die Kontaktstreifen und die zugehörigen Elektroden können auf die Zellenwand durch ein Verfahren aufgebracht werden, wie es für die Herstlelung sogenannter gedruckter Schaltungen bekannt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrooptische Zelle mit parallelen Wänden und einer Dicke geschaffen, die durch eine Kunststoff-Folie

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ORIGINAL INSPECTED

bestimmt ist. Die Zelle wird durch Schichten eines Klebermaterials abgedichtet, das sich auf den beiden Seiten der Kunststoff-Folie befindet und durch eine Wärmebehandlung unter Bildung einer hermetischen Abdichtung mit den Zellenwänden verbunden wird.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nicht einschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene schematische Darstellung einer elektrooptischen Zelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittsansicht der Bauelemente der Zelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsichfeuf eine Seite eines schichtartigen Trägers, der einen Teil einer Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Innenseite der einai Zellenwand einer Zelle der in Fig. 1 und 2 dargestellten Art;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht der Bauelemente einer Zelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließlich einer schematischen Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer solchen Zelle; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Aufbringen von Schichten aus Klebstoff auf ein in der Zelle gemäß Fig. 5 enthaltenes Abstandshalterelement.

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In den Zeichnungen sind entsprechende Teile der beiden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung schematisch und auseinandergezogen dargestellt, die zwei Zellenwände 1 und 2 enthält, welche aus Glasplatten bestehen und bei montierter Zelle durch eine Anzahl metallischer Abstandshalterelemente 3 in einem vorgegebenen Abstand und parallel zueinander gehalten werden. Die metallischen Abstandshalterelemente 3 werden von einem isolierenden, laminaren oder schichtartigen Träger 4 getragen, dessen Dicke in Fig. 1 stark übertrieben dargestellt ist.

Die metallischen Abstandshalterelemente 3 enthalten bei desem Beispiel parallele Metallstreifen (siehe Fig.3), die sich über die volle Länge des schientförmigen Trägers 4 erstrecken und auf diesen durch irgend ein geeignetes Verfahren aufgebracht sind, z.B. durch ein Verfahren wie es zur Herstellung von gedruckten Schaltungen üblich ist.

Der schichtförmige Träger 4 hat oder erhält ein rechteckiges Fenster 5, das die metallischen Abstandshalterelemente 3 unterbricht. Bei montierter Zelle mit zwischen den Zellenwänden 1 und 2 angeordnetem schichtförmigen Träger 4 begrenzt das Fenster 5 eine Zellenkammer, deren Ränder durch den schichtförmi'gen Träger 4 abgedichtet und verschlossen sind. Die Zellenkammer wird mit einem Flüssigkristallmaterial (nicht dargestellt) gefüllt, das bei dem dargestellten Beispiel zur wahlweisen Anzeige von drei Ziffern dient (Fig.4).

Zum Zwecke einer solchen Anzeige ist die Innenseite der einen Zellenwand 1 durch ein bei der Herstellung gedruckter Schaltungen übliches Verfahren oder dergleichen

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mit einem Muster aus getrennten Elektroden versehen, die drei getrennte 7 Element-Anzeigevorrichtungen bilden. Jede Elektrode ist mit einem eigenen Kontaktstreifen 6 verbunden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Kontaktstreifen 6 haben die gleichen Abstände wie die parallelen Abstandshalterelemente 3 auf dem laminaren Träger 4, so daß die Abstandshalterelernente 3 elektrisch Kontakt mit den zugehörigen Kontaktstreifen 6 machen, wenn die Zelle mit richtig zwischen den Zellenwänden 1 und 2 angeordnetem Träger 4 montiert ist, so daß ein Anschluß zu jeder einzelnen Elektrode durch die entsprechenden Abstandshalterelemente und Kontaktstreifen am Außenrand des schichtförmigen Trägers 4 hergestellt werden kann, wo die Abstandshalterelemente 3 austreten.

Die andere Zellenwand 2 ist auf der Innenseite mit einer leitenden Schicht versehen, mit der eine Verbindung durch ein nichtdargestelltes leitendes Element hergestellt werden kann, das vom Träger 4 getragen wird und im Abstand von den Abstandshalterelementen 3 angeordnet ist.

Der schichtförmige Träger 4 wird aus einem thermoplastischen Material hergestellt und nach dem Zusammensetzen der Zelle werden die Zellenwände 1 und 2 zusammengedrückt und örtlich erhitzt, um das thermoplastische Material zu schmelzen oder zu erweichen, so daß die Zellenwände einen Abstand einnehmen, der gleich der Dicke der metallischen Abstandshalterelemente 3 ist.

Wenn andere Vorkehrungen zum elektrischen Anschluß der Zellenelektroden getroffen sind, können die metallischen Abstandshalterelemente im schichtförmigen Träger selbstverständlich ausschließlich für die Bestimmung des Ab-

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Standes der Zellenwände verwendet: werden.

Fig. 5 zeigt zwei Zellenwände 1 und 2 einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung; die Wände werden wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch zwei Glasplatten gebildet. Zwischen den Zellenwänden 1 und 2 ist eine als ganzes mit 7 bezeichnete Dichtung oder Packung dargestellt, welche zwei Schichten 4 aus einem thermoplastischen Material (vorzugsweise ein unter dem eingetragenen Warenzeichen "Eastobond" erhältlicher Klebstoff) und ein Äbstandshalterelement in Form einer in der Mitte angeordneten Folie 3a aus thermoplastischem Material {vorzugsweise ein unter dem eingetragenen Warenzeichen "Mellinex" erhältliches Produkt), das einen höheren Schmelzpunkt hat als die Schichten 4.

Die Dicke der zwischengelegten Dichtung 7 ist im Vergleich zu der der Wände 1 und 2 übertrieben groß dargestellt. Die Folie 3a hat in der Praxis z.B. eine Dicke in der Größenordnung von 8pm und die Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke in der Größenordnung von 8,5 pn haben.

Die Packung 7 selbst ist rechteckig und hat ein rechteckiges Fenster 5, das aus der Packung ausgestanzt ist und mit seinen Rändern die eigentliche Zelle oder Zellenkammer begrenzt. Selbstverständlich kann man die Packung oder das Fenster für andere spezielle Zellen auch in anderen Formen ausstanzen.

Die Innenseiten der Zellenwände 1 und 2 sind wie bei dem bereits beschriebenen Äusführungsbeispiel mit Elektroden {nicht dargestellt) versehen, da jedoch das Abstandshalter lement elektrisch nicht leitend ist, sind andere Anordnungen (nicht dargestellt) zum elektrischen Anschluß vorgesehen.

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Die Zelle wird mittels einer Preß- und Erhitzung svorriehtung 8 zusammengefügt, welche die Bauelemente der Zelle zusammenpreßt und gleichzeitig die Zellenwände 1 und 2- erwärmt. Die Erwärmung wird sorgfältig gesteuert, so daß die Temperatur der Packung 7 soweit erhöht wird, daß zwar die Schichten 4, nicht jedoch das Äbstandshalterelement 3a, schmelzen. Die .Schichten 4 bestehen aus einem Klebmittel, das an Glas haftet und die Ränder der Zelle abdichtet. Durch das Zusammendrücken mittels der Vorrichtung 8 wird die Dicke der Packung 7 soweit verringert, bis der Abstand der Glasplatten im wesentlichen nur noch durch die Dicke der nicht geschmolzenen Äbstandshalterfolien 3a bestimmt wird.

Fig. 6 zeigt schematisch die Herstellung eines Laminats 9, aus dem die Packungen 7 ausgestanzt werden können. Die 8 μπι dicke Folie 3a wird durch ein Bad 10 geführt, die eine Lösung 11 des thermoplastischen Materials der Schichten 4 in Chloroform enthält, und das Hindurchführen durch das Bad wird so gesteuert, daß die Folie auf beiden Seiten eine Schicht des thermoplastischen Materials aufnimmt und sich im trockenen Zustand eine Gesamtdicke von etwa 25 μΐη ergibt. Das resultierende Laminat 9 ist in einer Trocknungsstufe schematisch dargestellt, welche durch ein Heizelement 12 versinnbildlicht ist.

Das trockene Laminat 9 wird dann durch eine Stanzvorrichtung 13 geführt, in der die gewünschten Zwischenlagen oder Packungen 7 mit dem Fenster 5 aus dem Laminat 9 ausgestanzt werden.

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Claims (14)

Patentansprüche

1. Elektrooptische Zelle mit parallelen Wänden, dadurch - gekennzeichnet, daß der Abstand der Wände durch mindestens ein Abstandshalterelement (3, 3a) bestimmt ist, das durch ein thermoplastisches Klebermaterial (4) mit den Zellenwänden (1, 2) verbunden ist und die Zelle abdichtet.

2. Elektrooptische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wände (1, 2) durch eine Kunststoff-Folie (3a) bestimmt ist und daß die Zelle durch Schichten (4) aus einem Klebermaterial abgedichtet ist, das sich auf den beiden
Seiten der Kunststoff-Folie (3a) befindet und einer Wärmebehandlung unterworfen ist, so daß es die Kunststoff-Folie dicht mit den Zellenwänden verbindet.

3. Elektrooptische Zelle nach Anspruch 1, bei
der mindestens eine der Wände auf ihrer Innenseite elektrisch leitende Elemente aufweist, die mit Anschlüssen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschlüsse Verbindungselemente (3) enthalten, die als Abstandshalterelemente wirken, von einem isolierenden laminaren Träger (4) getragen werden und eine den Abstand zwischen den Zellenwänden bestimmende Dicke haben.

4. Elektrooptische Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Verbindungselemente (3) bis zu mindestens einem Rand der Zelle reichen und als Anschlußvorrichtungen für äußere Leitungen ausgebildet sind.

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5. Elektrooptische Zelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) als gedruckte Schaltung auf einen isolierenden, schichtartigen Trager (4) aufgebracht sind. -

6. Elektrooptische Zelle nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3) parallele, elektrisch leitfähige Streifen enthalten, die auf eine Seite des laminaren Trägers (4) aufgebracht und so angeordnet sind, daß sie Kontakt mit entsprechenden Anschlußstreifen (6) machen, die mit den leitenden Elementen verbunden und auf die Innenseite der betreffenden Zellenwand (1) aufgebracht sind«

7. Verfahren zum Herstellen einer elektrooptischen Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abstandshalterelemeat (3, 3a), das mit mindestens einer isolierenden- Schicht (4) aus einem Klebenaaterial, das sich leicht erweichen oder schmelzen läßt, -verbunden ist, zwischen die beiden Zellenwände (1, 2) eingeführt wird und dann das Klebermaterial zum Schmelzen oder Erweichen gebracht wird, so daß die Zellenwände abgedichtet werden und der Abstand der Zellenwände im wesentlichen durch die Dicke des Abstandshalterelements oder der Abstandshalterelemente bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) ein thermoplastisches Material enthält.

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9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) ein thermoplastisches Material (4) enthält{Fig. 5).

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenwände (1, 2) zusammengepreßt und zum Erweichen oder Schmelzen des thermoplastischen Materials erwärmt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch . gekennzeichnet, daß die Schicht

(4) eine Anzahl metallischer Abstandshalterelemente (3) trägt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Abstandshalterelemente (3) elektrische Leiter enthalten, die bei montierter Zelle elektrische Verbindungen mit Kontakten (6) oder Elektroden auf einer Innenseite mindestens einer Zellenwand herstellen.

13. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandshalterelement in Form einer Kunststoff-Folie (3a) verwendet wird, auf deren beide Seiten eine Schicht (4) aus Klebermaterial aufgebracht ist, das bei einer niedrigeren Temperatur weich wird oder schmilzt als die Kunststoff-Folie.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Folie (3a) zum Aufbringen der Schichten (4) aus dem Klebermaterial durch ein Bad (10) geführt wird, das eine Lösung (11) des Klebermaterials in einem flüchtigen Lösungsmittel enthält und daß das Lösungsmittel dann verdampft wird, so daß auf

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den beiden Seiten der Kunststoff-Folie (3a) jeweils eine Schicht (4). aus dem Klebermaterial verbleibt, deren Dicke vorzugsweise in der Größenordnung von 8,5 μπι liegt.

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