DE2815681C3 - Display device, in particular liquid crystal cell - Google Patents
Display device, in particular liquid crystal cellInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display ist aus der DE-OS 22 54 940 bekannt.The invention relates to a display device according to the preamble of claim 1. Such a display is known from DE-OS 22 54 940.
Ein Display-Rahmen sollte immer dann in einer Glaslottechnik statt in einer Klebertechnik ausgeführt werden, wenn eine hermetische Abdichtung verlangt wird und/oder das Rahmenmaterial keinerlei chemische Reaktionen mit dem eingeschlossenen Medium eingehen darf. So sind vor allem Flüssigkristallanzeigen überwiegend mit Glaslotrahmen versehen, da man noch immer nicht über brauchbare Flüssigkristallsubstanzen verfügt, die gegenüber der Umgebungsfeuchtigkeit und den üblichen Kunststoffklebern ausreichend stabil sind. Glaslote verlangen allerdings, wenn sie eine brauchbare Haftfestigkeit haben und an die Glassubstrate thermisch angepaßt sind, Prozeßtemperaturen von mindestens 450°. Bei solchen Temperaturen besteht die Gefahr, daß sich die Glasplatten verziehen, daß in der abgekühlten Zelle Restspannungen verbleiben und daß speziell bei Flüssigkristalldisplays die mitunter außerordentlich tfifnperaturempfindüchen Orientierungsschichten angegriffen werden. Man ist deshalb intensiv darum bemüht besonders niedrig schmelzende Giaslotarten zu entwikkeJa. A display frame should always be made using a glass soldering technique instead of an adhesive technique if a hermetic seal is required and / or the frame material is not chemical at all Reactions with the enclosed medium. So are liquid crystal displays in particular Mostly provided with a glass solder frame, since one still does not have usable liquid crystal substances that are sufficiently stable to the ambient humidity and the usual plastic adhesives. Glass solders require, however, if they have a useful adhesive strength and to the glass substrates thermally are adapted, process temperatures of at least 450 °. At such temperatures there is a risk that the glass plates warp, that residual stresses remain in the cooled cell and that especially with Liquid crystal displays which are sometimes attacked by orientation layers that are extremely sensitive to temperature. That is why we are working hard to get it Developing particularly low-melting glass slot typesYes.
Es gibt eine Klasse von thermisch angepaßten Glasloten, die bei deutlich geringeren Temperaturen bis hin zu Werten miter 4000C schmelzen. Es handelt sich dabei um sog. »kristallisierende« Glaslote. SolcheThere is a class of thermally adapted glass solders that melt at much lower temperatures up to values miter 400 0 C. These are so-called "crystallizing" glass solders. Such
ίο Lotsorten, die auch vereinzelt angeboten werden, haben sich aber in der Praxis nicht durchsetzen können, weil ihre Abdichteigenschaften und ihre Distanziergenauigkeit zu wünschen übrig lassen und relativ hohe Ausschußraten in Kauf genommen werden müssen. Aus diesem Grund ist auch bereits in der eingangs zitierten Offenlegungsschrift empfohlen worden, einem kristallisierenden Glaslot einen nicht kristallisierfähigen Zusatz beizugeben. Ein solches Gemisch kann die Verhältnisse jedoch nicht wesentlich verbessern. Denn die nicht kristallisierende Komponente hat dann, wenn sie bei ähnlich niedrigen Temperaturen wie der kristallisierende Bestandteil schmelzen soll, in aller Regel einen erheblich abweichenden Ausdehnungskoeffizienten und darf daher nur in relativ kleinen Mengen zugegeben werden.ίο have lots that are also occasionally offered but cannot prevail in practice because their sealing properties and their spacing accuracy leave something to be desired and are relatively high Rejection rates have to be accepted. For this reason it is also already cited in the introduction Offenlegungsschrift has been recommended, a crystallizing glass solder a non-crystallizable additive to be added. However, such a mixture cannot improve the situation significantly. Because they don't crystallizing component has when it is at similarly low temperatures as the crystallizing Component should melt, usually a significantly different coefficient of expansion and may therefore only be added in relatively small amounts.
Die Erfindung steht vor der Aufgabe, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, deren Glaslot>ahmen mit Prozeßtemperaturen von weniger als 450° auskommt und dabei eine hohe Ausbeute garantiert und langzeit-Hch gut abdichtet Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erreichtThe object of the invention is to create a display device whose glass solder> mimics Process temperatures of less than 450 ° get by and thereby guarantee a high yield and long-term high Seals well This goal is achieved according to the invention by the features specified in claim 1 achieved
Die Erfindung beruht auf folgender Beobachtung. Ein Rahmen, der im wesentlichen oder ausschließlich aus einem kristallisierbaren Glaslot besteht, gewinnt erst dann eine ausreichende Haftfestigkeit und damit eine zuverlässige Dichtigkeit, wenn seine Höhe einen gewissen Mindestwert übersteigt. Diese Mindesthöhe, die in gewissen Grenzen von dem gewählten Lotmaterial und von der jeweiligen Temperaturbehandlung abhängt, liegt bei etwa 40 μπι. Der durch eine Reihe von Versuchen immer wieder bestätigte Befund läßt sich folgendermaßen deuten. Ein Glaslot mit kleinen Körnern kristallisiert bei Erwärmung bekanntlich stärker als eine grobkörnige Lotmasse, da es eine größere Oberfläche und damit mehr Kristallisationskeime hat. Sind die Partikel zu klein, dann erfolgt die Kristallbildung derart intensiv, daß das Lot die Schmelzphase nur unvollständig durchläuft und nach seiner Erkaltung nicht ausreichend am Substrat haften kann. Für einen dichten Lotabschluß benötigt man also Partikel von einer gewissen Mindestgröße. Und große Teilchen bewirken, wie sich in Experimenten zeigte, trotz vollständiger Aufschmelzung stets relativ dicke Rahmen. Es stellte sich heraus, daß der günstigste Korngrößenbereich zwischen etwa 20 μηι und 40 μιτι liegt und daß Rahmen unter Verwendung solcher Teilchen mindestens 40 μπι hoch werden.The invention is based on the following observation. A framework that consists essentially or exclusively of a crystallizable glass solder, only then gains sufficient adhesive strength and thus a reliable tightness when its height exceeds a certain minimum value. This minimum height, which, within certain limits, depends on the selected solder material and the respective temperature treatment depends, is about 40 μπι. The through a series of Findings that have been confirmed again and again can be interpreted as follows. A glass solder with small ones Grains are known to crystallize more strongly when heated than a coarse-grained solder mass, since it is a has a larger surface and thus more crystallization nuclei. If the particles are too small, then the Crystal formation so intense that the solder only incompletely passes through the melting phase and afterwards cannot adhere sufficiently to the substrate after it has cooled down. So you need for a tight solder connection Particles of a certain minimum size. And cause large particles, as has been shown in experiments, Despite complete melting, the frames are always relatively thick. It turned out to be the cheapest Grain size range between about 20 μm and 40 μm lies and that frame using such particles are at least 40 μm high.
Ausgehend von diesen Ergebnissen werden bei denjenigen Displays, deren Plattenabstand im Anzeigebereich
unterhalb der erforderlichen Rahmenmindeststärke liegen soll, die Substrate in ihrem Rahmenberetch
mit geeigneten Vertiefungen versehen.
Die vorgesehenen Rahmenvertiefungen lassen sichBased on these results, for those displays whose plate spacing in the display area should be below the required minimum frame thickness, the substrates in their frame area are provided with suitable depressions.
The intended framework deepening can be
recht bequem durch Ätzung der Trägerplatte herstellen. Benötigt man außerdem zusätzliche Abstandshalter im Anzeigebereich, so läßt sich der Fertigungsaufwand besonders gering halten, wenn diese Distanzelementequite easy to manufacture by etching the carrier plate. If you also need additional spacers in the Display area, the manufacturing effort can be kept particularly low if these spacer elements
ebenfalls in einer Ätztechnik erzeugt werden. Die Maßnahme, die beiden Substrate eines Displays durch Herausätzen von elektrodentragenden Vertiefungen gegeneinander zu distanzieren, ist an sich bekannt; vergL hierzu beispielsweise die DE-OS 24 35 422.can also be produced in an etching technique. The measure, the two substrates of a display through To distance etching out electrode-carrying depressions from one another is known per se; For example, see DE-OS 24 35 422.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenst.yid zusätzlicher Ansprüche.Further advantageous refinements and developments of the invention are additional objects Expectations.
Der vorliegende Lösungsvorschlag soll nun anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigtThe present proposed solution will now be based on two exemplary embodiments in connection with the Figures of the drawing are explained in more detail. In the figures, parts corresponding to one another are identified by the same Provided with reference numerals. It shows
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, in einem Seitenschnitt, undF i g. 1 shows a first exemplary embodiment, in a side section, and
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel, in der gleichen Darsteüungsweise wie F i g. 1.2 shows a second embodiment in which same way of illustration as FIG. 1.
Die Figuren sind der Übersicht halber schematisch genaltea Für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelteile eines Displays, beispielsweise die elektrischen Zuleitungen, sind nicht eingezeichnetFor the sake of clarity, the figures are not shown schematically, but for an understanding of the invention absolutely necessary individual parts of a display, for example the electrical supply lines, are not drawn
Das Display der F i g. 1 ist eine Sieben-Segment-Flüssigkristallanzeige. Sie enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolarisa tor t, eine vordere Trägerplatte 2, eine hintere Trägerplatte 3, einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator 4 und einen Reflektor 6. Die beiden Trägerplatten sind auf ihren einander zugewandten Seiten mit elektrisch leitenden Belägen (segmentierte Vorderelektrode mit Elektro- w densegmenten 7, durchgehende Rückelektrode 8) und Orientierungsschichten 5, 10 versehen und außerdem über einen Rahmen 9 hermetisch dicht miteinander verbunden. In der vom Rahmen und den beiden Platten gebildeten Kammer befindet sich eine Flüssigkristallschicht It. Das Display arbeitet im vorliegenden Fall nach dem Prinzip der sog. »Drehzelle« (DE-AS 21 58 563).The display of FIG. 1 is a seven segment liquid crystal display. It contains in detail a front Linearpolarisa tor t, a front support plate 2, a rear carrier plate 3, a rear, to the front crossed linear polarizer 4 and a Reflector 6. The two carrier plates are electrically conductive on their sides facing one another Deposits (segmented front electrode with electro w denegmenten 7, continuous back electrode 8) and orientation layers 5, 10 and also hermetically connected to one another via a frame 9. In the one from the frame and the two panels formed chamber is a liquid crystal layer It. The display works in the present case according to the principle of the so-called "rotating cell" (DE-AS 21 58 563).
Der Figur entnimmt man, daß die Innenseite der Vorderplatte 2 ein Profil mit Vertiefungen und Erhebungen hat. Dieses Profil kommt dadurch zustande, daß eine Randzone 12 der Platte 2 gegenüber einem Zentralbereich zurückspringt und daß der Zentralbereich seinerseits mit Vorsprüngen versehen ist, und zwar einmal mit einem auf dem Rand verlaufenden Wall 13 und zum anderen mit über die Anzeigefläche verteilten, säulenartigen Vorsprüngen (Abstandspimpel 14). Wall und Abstandspimpel schlagen an der Trägerplatte 3 an und sorgen für eine definierte Plattendisttnzierung. Bestimmte Wallabschnitte und/oder ausgewählte Pirnpel können außerdem noch zur Durchkontaktierung, also zur Überführung der Rückelektrode auf das Niveau der Vorderelektrode, herangezogen werden. Im vorliegenden Beispiel beträgt der Abstand zwischen dem Niveau der Randzone 12 und der Spitze des Walles 13 40 μ und sind der Wall und die Pimpel, bezogen auf das Niveau des Zentralbereiches, 10 μ hoch.The figure shows that the inside of the front plate 2 has a profile with depressions and Has surveys. This profile comes about that an edge zone 12 of the plate 2 opposite a Central area jumps back and that the central area is in turn provided with projections, namely on the one hand with a wall 13 running on the edge and on the other hand with distributed over the display area, columnar projections (spacer pimples 14). Wall and distance pimple hit the carrier plate 3 and ensure a defined plate spacing. Certain wall sections and / or selected Pirnpel can also be used for through-hole plating, i.e. for transferring the back electrode to the level the front electrode. In this example, the distance between the Level of the edge zone 12 and the top of the wall 13 40 μ and are the wall and the pimple, based on the Level of the central area, 10 μ high.
Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von dem geschilderten Beispiel lediglich darin, daß die Vorderplatte 2 nur den Wall und die Abstandspimpel t>o enthält, während die Rahmenvertiefung in die Rückplatte 3 eingebracht ist. Dabei ' agi uie Distanz zwischen dem Boden der Rahmenvertiefung und dem Niveau des Zentralbereiches der Platte 3 30 μπι.The embodiment of FIG. 2 differs from the example shown only in that the Front plate 2 only the wall and the spacer pimples t> o contains, while the frame recess is made in the back plate 3. Thereby 'agi uie distance between the bottom of the frame recess and the level of the central area of the plate 3 30 μπι.
Die dargestellten Displayvarianten können folgendermaßen hergestellt werden:The display variants shown can be produced as follows:
Zunächst ätzt man in an sich bekannter Weise aus den beiden Trägerplatten die gewünschten Profile heraus. Dann werden auf die späteren Innenseiten der beiden Substrate die elektrisch leitfähigen Beläge aufgetragen, ggf. segmentiert und hiernach jeweüs mit einer Orientierungsschicht überzogen. Anschließend druckt man auf eine der beiden Platten eine siebdruckfähige Glaslotmasse, die dann gesintert und in einem zweiten Erhitzungsvorgang endgültig mit beiden Substraten verglast wird. Daraufhin wird die von den beiden Platten und dem Rahmen begrenzte Kammer durch eine Füllöffnung mit einer Flüssigkristallsubstanz gefüllt und verschlossen.First, the desired profiles are etched out of the two carrier plates in a manner known per se. Then the electrically conductive coatings are applied to the later inner sides of the two substrates, segmented if necessary and then coated with an orientation layer. Then prints on one of the two plates a screen-printable glass solder mass, which is then sintered and in a second Heating process is finally vitrified with both substrates. Thereupon the of the two Plates and the frame bounded chamber filled through a filling opening with a liquid crystal substance and locked.
Bei einer nach der Erfindung gebauten Flüssigkristallanzeige bestand das Glaslot aus einer Blei-Thallium-Borat-Silikat-Verbindung. Die Lotkörner hatten im Mittel eine Größe von 10 μπι. Diese Glaslotmasse wurde zunächst bei 4200C 20 Minuten lang gesintert und dann in einer zweiten Wärmebehandlung mit dem gleichen Temperaturprofil endgültig verschmolzen.In a liquid crystal display constructed according to the invention, the glass solder consisted of a lead-thallium-borate-silicate compound. The solder grains had an average size of 10 μm. This Glaslotmasse was first sintered for 20 minutes at 420 0 C and then finally merged into a second heat treatment with the same temperature profile.
Im Zusammenhang mit diesen Arbeiten wurde festgestellt, daß die zweite Erwärmung die Rahmenhöhe in erheblichem Ausmaße, in Einzelfällen um nahezu den Faktor 2, vergrößert. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die bei der erneuten Erhitzung bereits existierenden Kristallite anwachsen und dadurch die beiden Substrate auseinanderdrücken. Bemerkenswerter Weise läßt sich der Rahmen auch mit einem einzigen Erhitzungsprozeß dicht mit den beiden Substraten verbinden, so daß man die Möglichkeit hat, die Rahmenmindeststärke noch weiter abzusenken. Allerdings gelingt es dabei nicht immer, den Binder rückstandsfrei auszutreiben, so daß eine Einmal-Erwärmung wohl nur in besonderen Fällen in Betracht kommt.In connection with this work it was found that the second heating was the frame height enlarged to a considerable extent, in individual cases by a factor of almost 2. This is presumably due to it due to the fact that the crystallites that already exist during the renewed heating grow and thereby press the two substrates apart. It is noteworthy that the frame can also be combined with a a single heating process tightly to the two substrates, so that one has the possibility of reduce the minimum frame thickness even further. However, the binder does not always succeed Drive out residue-free, so that a single heating only comes into consideration in special cases.
Die Erfindung findet hauptsächlich Anwendung bei Flüssigkristallanzeigen. Sie ist aber nicht hierauf oder auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kommen neben Flüssigkristallanzeigen auch andere Displays infrage, deren zwischen verschiedenen optischen Zuständen schaltbare Schicht extrem dünn sein soll. Solche Anzeigen brauchen nicht in jedem Fall durch Anlegen einer elektrischen Spannung gesteuert zu werden; denkbar sind vielmehr auch Lichtventile, die sich durch andere Größen wie beispielsweise Wärme schalten lassen. Darüber hinaus kann man die geforderte Rahmenvertiefung auch auf andere Weise als durch Tieferlegen des gesamten Plattenrandes erzeugen. So erweist es sich vielfach als rationeller, in einer der Platten einen umlaufenden Graben auszuheben. Im übrigen könnte es unter Umständen auch zweckmäßiger sein, beide Substrate statt nur eines zu vertiefen. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der vorliegende Vorschlag auch dann Anwendung finden kann, wenn der Plattenabstand im Anzeigebereich größer als die Rahmenmindesthöhe ist, denn mit zunehmender Rahmenstärke lassen sich einzelne Eigenschaften wie etwa die Distanziergenauigkeit noch besser kontrollieren.The invention is mainly used in liquid crystal displays. But she's not on this or limited to the illustrated embodiments. In addition to liquid crystal displays, there are also others Displays in question, the layer of which can be switched between different optical states is extremely thin target. Such displays do not always need to be controlled by applying an electrical voltage will; Rather, light valves are also conceivable, which differ from other variables such as heat let switch. In addition, the required general in-depth knowledge can also be achieved in other ways than by lowering the entire plate edge. So it often turns out to be more rational to use in dig a trench around one of the plates. Incidentally, it could also under certain circumstances It may be more appropriate to deepen both substrates rather than just one. Finally, it should be noted that the This proposal can also be used if the plate spacing in the display area is greater than the minimum frame height, because the greater the frame thickness, individual Even better control of properties such as distance accuracy.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (8)
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