DE2931113C2

DE2931113C2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Distanzelementen einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE2931113C2
Application number: DE19792931113
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(Grad.) Eickert; Hans Dipl.-Phys. Krüger; Hartmut Dipl.-Chem. Dr. 8000 München Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2931113A1

Description

und

1,3 < b/a < 2,5
1,3 < c/a < 15,

wobei

a = Höhe des Distanzelements,
b = Breite des Distanzelements,
c = Länge des Distanzelements.

2 Anzeigevorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (14) hohl sind.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (14) aus einem Kern und einem den Kern umschließenden Mantel bestehen, wobei der Mantel unter einer Druckspannung steht.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die

^r> Distanzelemente (14) auch im Rühmen befinden und daß zumindest die im Rahmen befindlichen Distanzplemenie (14) an ihrer Oberfläche elektrisch leitend sind.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch

ι« gekennzeichnet, daß die an ihrer Oberfläche elektrisch leitenden Distanzelemente (14) jeweils aus einer mit Aluminium beschichteten Quarzglasfaser bestehen.

b. Verfahren zur Herstellung von Dtstanzelementen einer Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasstab mit einem im wesentlichen rechteckigen Profil bei erhöhten Temperaturen zu einer Faser ausgezogen wird und daß anschließend die Faser abschnittsweise zerkleinert wird.

I 7. Verfahren zur Herstellung von Distanzelemen- '■'' ten einer Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 ; oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasstab bei erhöhten Temperaturen durch eine Düse mit

einer rechteckigen Öffnung zu einer Faser ausgezogen wird und daß anschließend die Faser abschnittsweise zerkleinert wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Distanzelementen einer Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasstab bei erhöhten Temperaturen zu einer Faser ausgezogen wird, daß anschließend die noch heiße Faser auf das rechteckige Profil gewalzt und anschließend abschnittsweise zerkleinert wird.

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich außerdem auf ein Verfahren, nach dem Distanzelemente eines solchen Displays gefertigt werden können. Eine Flüssigkristallzelle der genannten Art ist aus der DE-AS 21 59 165 bekannt.

Wenn der Rahmen allein nicht mehr ausreicht, die beiden Trägerplatten in dem erforderlichen Abstand zueinander zu halten, ist man gezwungen, in die Zellenkammer weitere Distanzelemente einzufügen. Diese Abstandshalter können beispielsweise, wie in der eingangs zitierten Auslegeschrift empfohlen, Glaskörner sein. Glaskörner lassen sich verhältnismäßig einfach erzeugen und aufbringen, ergeben jedoch keine besonders exakte Plattendistanzierung, da sie durch einen Aussiebeprozeß selektiert werden und daher um eine mittlere Größe streuen. Es liegt daher nahe, statt dessen Glasfaserstückchen, die als Rahmenbestandteil •bereits seit langem bekannt sind (DE-OS 22 54 940), über das Anzeigenfeld zu verteilen. Glasfasern sind nämlich nicht nur leicht herzustellen, sondern verfügen auch über einen wohldefinierten Durchmesser. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß Glasfasern den von ihren Querabmessungen her zu erwartenden Mindestabstand nicht immer garantieren können. Außerdem mußte man feststellen, daß bei Flüssigkristallanzeigen (FKA's) mit Glasfaserdistanzierung immer wieder optische Störungen an den Rändern der Bildsegmente auftraten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein iFlüssigkristall-DispIay zu schaffen, dessen Platten zuverlässig voneinander distanziert sind und dessen ibarstellungsqualitäten auch über lange Betriebszeiten 'hinweg erhalten bleiben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

.;; Der Lösungsvorschlag beruht auf folgender Beobachtung. Man ist inzwischen allgemein dazu übergegangen, die Flüssigkristall-Substanz durch eine sogenannte »Vakuumeinfüllung« in das Display einzubringen. Bei dieser Fülltechnik setzt man das Display und einen

5ö Tlüssigkristall-Behälter in ein evakuierbares Gefäß, -!pumpt ab, taucht das Display in die Flüssigkeit und belüftet schließlich das Gefäß. Während der Belüftung lastet auf den Glasfasern, die die Trägerplatten lediglich Üängs einer Mantellinie kontaktieren, ein Druck, bei dem sie häufig zerspringen. Bruchstücke wandern dann in der Flüssigkristallschicht umher und werden durch ^Strömungen, die beim Schalten der Schicht entstehen, bevorzugt an den Segmenträndern abgelagert. Dort beschädigen sie die Orientierungsschicht, so daß es im (Endeffekt zu den geschilderten Distanzfehlern und iKontrasteinbußen kommt. Die Glasfasern würden nicht zerbrechen, wenn man die Differenz zwischen Außen- und Innendruck auf Werte von beispielsweise 100 Torr verringert. Dann kämen allerdings Füllzeiten zustande, die im Rahmen einer Serienfertigung nicht mehr akzeptiert werden können.

Bei dem vorgeschlagenen FKA-Typ liegen die Distanzelemente den Trägerplatten flächig an, so daß

bruchbedingte Abstandsschwankungen und Segmentsäume nicht /.u befürchten sind. Überdies geben die Abstandshalter keinerlei Fertigungsprobleme auf und können ohne weiteres eng tolerierte Querschnitte erhiilien. '

In der DE-OS 24 06 623 findet sich bereits der Hinweis, daß die Abstiindspartikcl unter 'lndercm auch Würfelform haben und aus Glas bestehen können. Diese Distanzierwürfel sollen allerdings ausschließlich in der Rahmenmasse eingebettet sein und zudem wie die Körper aus der zitierten DE-AS 21 59 165 hergestellt und fraktioniert werden.

In »Siemens-Bauteile-Informationen« 9 (1971) 71 wird — in einem schematisch gehaltenen Schniubüd — eine Flüssigkristallzelle dargestellt, deren Trägerplatten ι ^r> durch einen Rahmen und durch einen zentralen Abstandskörper mit Rechteckprofil voneinander distanziert werden. Diese Veröffentlichung enthält allerdings keine näheren Angaben zum Material und zu den Dimensionen des Abstandshalters. >o

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ' der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der Figur in einem schematischen Seitenschnitt dargestellt ist, näher erläutert werden.

Die Figur zeigt eine 7-Segment-Flüssigkristallanzeige, die nach dem Prinzip der sogenannten »Drehzelle« (DE-AS 21 58 563) arbeitet. Das Display enthält im einzelnen einen vorderen Linearpolarisator 1, eine vordere Trägerplatte (Vorderplatte) 2, eine hintere Trägerplatte (Rückplatte) 3, einen hinteren, zum vorderen gekreuzten Linearpolarisator 4 sowie einen Reflektor 6. Die beiden Trägerplatten sind über einen Rahmen 7 hermetisch dicht miteinander verbunden. Die vom Rahmen und den beiden Substraten begrenzte Kammer ist mit einer Flüssigkristallsubstanz 8 gefüllt.

Beide Trägerplatten sind auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils mit elektrisch leitenden Belägen (Elektrodensegmente 9 auf der Vorderplatte, Rückelektrode 11 auf der Rückplatte) und außerdem mit plattenparallel orientierenden Schichten 12, 13 überzogen. Zur Distanzierung der beiden Substrate sind iDistanzelemente 14 vorgesehen, die sich in der Flüssigkristall-Kammer befinden. Diese Distanzelernente sind im vorliegenden Fall Glasfaserstückchen mit einem rechteckigen Profil.

Die Glasfaser läßt sich folgendermaßen problemlos herstellen;

Man zieht einen rechteckigen Glasstab bei erhöhten Temperaturen zu einer Faser aus, die dann ebenfalls einen Rechteck-Querschnitt, allerdings mit leicht abgerundeten Kanten, erhält. Die Kantenverrundung läßt sich verringern, wenn man von einem Glasstab mit »Kissen«-Profil ausgeht.

Auch aus anders vorgeformten Glasstäben lassen sich Rechleck-Fasern erzeugen, beispielsweise dann, wenn man das Glas durch eine geeignet gestaltete Düse zieht oder die noch heiße Faser unmittelbar hinter dem Ziehofen plattwalzt.

Die Abmessungen der Faserabschnittc haben folgende Größenrelaüonen: 1.3 £ b/a S 2,5 und 1,3 < c-'a < 15 (a = Höhe, h = Breite und c· = I iinge di?«> Partikels).

Die Abstandshalter werden sinnvollerweise ch ein Sieb aufgetragen, und /war derart daß . Jr die segmentfreien Bereiche der Trägerplatte Faserabschnitte erhalten und daß keine zwei Disian/elemenie übereinander zu liegen kommen. Das aufgelebte Teilchenmuster bleibt bei den nachfolgenden Arbuitsschritten erhalten, da die Fasern nicht wegrollen können.

Wenn es auf eine extrem hohe Bruchfestigkeit ankommt oder wenn man auch weniger stabile Materialien verwenden will, so empfiehlt es sich, die Distanzeltmente hohl zu machen oder mit einer Schicht {zu überziehen, die ständig unter einer mechanischen ^Druckspannung steht. Denn ein hohler Körper reagiert relativ elastisch auf Druckbeanspruchungen, und Druckspannungen in der Außenhaut verringern den Einfluß von Mikrorissen in der Faseroberfläche, die bekanntlich ■zu lokalen Spannungsüberhöhungen führen und somit die Festigkeit herabsetzen.

Hohle Distanzeierrente lassen sich in der gleichen Weise wie Abstandshalter mit einem Vollprofil herstellen. Zur Erzeugung t,^;ner Druckmans hette könnte man entweder einen Oberzug mit einem geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei erhöhten Temperaturen auftragen oder einen Mantelwerkstoff mit einer geringeren Viskosität nehmen und damit die Faser umgeben, so lange sie noch in der Ziehvorrichtung eingespannt ist und somit unter Zugspannung steht.

Da die Abstandshalter große Auflageflächen haben, bietet es sich an, einen Teil dieser Partikel als ,Kontaktbrücken für die Eleklrodendurchkontaktierung zu verwenden. Dabei genügt es, wenn die Kontakt-Distanzelemente, die dann sinnvollerweise im Rahmen untergebracht sind, lediglich an ihrer Oberfläche elektrisch leitend gemacht werden. Zu diesem Zweck könnte man beispielsweise Quarzglasfasern in ein fAluminiumbad tauchen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So brauchen die Abstandshalter nicht streng quaderförmig zu sein, da es lediglich darauf ankommt, zwei exakt voneinander beabstandele Kontaktflächen zu schaffen. Insofern sind auch Abstandshalter denkbar, deren Breite entlang der Längsachse variiert, etwa von kleinen Werten an den Enden /zur Mitte hin zunimmt. Im übrigen sei darauf ■hingewiesen, daß die Distanzelemente den Trägerpiatten auch dann »anliegen«, wenn diese mit einer oder mehreren Schichten versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. FJüssigkristall-Anzeigcvorrichtung mil zwei zueinander parallelen Trägerplatten, die durch einen Rahmen dicht miteinander verbunden sind, wobei die durch den Rahmen und die beiden Trägerplatlen gebildete Kammer mit einer Flüssigkristallschicht gefüllt ist und außerdem aus Glas bestehende Distanzelemente enthält, die die beiden Trägerplatten in einem bestimmten Abstand zueinander halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (14) ein rechteckiges Profil haben und den beiden Trägerplatte^ (2, 3) jeweils flächig anliegen und daß gilt