DE3904029A1

DE3904029A1 - Fluessigkristallanzeigeelement

Info

Publication number: DE3904029A1
Application number: DE3904029A
Authority: DE
Inventors: Tsunemitsu Torigoe
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1989-08-24
Also published as: DE3904029C2; KR890013507A; JPH01205122A; US4904059A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flüssig kristallanzeigeelement mit einem Paar transparenter Elektroden, bestehend aus einem Paar von Glassubstraten und einem in den Raum dazwischen eingebrachten Flüssig kristallmaterial.

Zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigeelementen bzw. LCD-Elementen dieser Art wird auf der Oberfläche eines als transparente Elektrode zu verwendenden Glassubstrats ein Reibvorgang ausgeführt, um den Flüssigkristall molekülen eine Ausrichtung in einer bestimmten Richtung zu verleihen. Dieser Reib-Ausrichtungsvorgang besteht darin, daß man unter Verwendung eines Seidentuchs auf der Oberfläche einer auf die transparente Elektrode aufge brachten Ausrichtungsschicht reibt. Durch diesen Vorgang erhält die Längsachse der Flüssigkristallmoleküle eine Ausrichtung in Reibrichtung.

Fig. 3 der Begleitzeichnungen zeigt eine Schnittansicht eines herkömmlichen LCD-Elements unter Darstellung der Struktur seiner Hauptfläche. In dieser Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 ein oberes bzw. ein unteres Substrat, und ein Paar transparenter Elektroden 5, 6, die aus Indiumzinnoxid-Schichten bestehen und auf Anzeigemuster ansprechen, sind auf den einander gegenüberliegenden Innenflächen der Substrate 1 und 2 gebildet, die jeweils mit einer Unterschicht 3 bzw. 4 beschichtet sind. Die Bezugszeichen 7 und 8 bezeichnen jeweils eine Ausrichtungsschicht 7 bzw. 8, die aus vielen dünnen dielektrischen Schichten gebildet sind, wobei die Ausrichtungsschicht 7 die transparente Elektrode 5 des oberen Glassubstrats 1 bedeckt, während die Aus richtungsschicht 8 die transparente Elektrode 6 des unteren Glassubstrats 2 bedeckt. Mit dem Bezugszeichen 9 ist Flüssigkristallmaterial bezeichnet, das zwischen das obere und das untere Substrat 1 und 2 eingebracht ist. Die Anordnung der Kristallmoleküle in der Elektroden einheit läßt sich durch Reiben auf der Oberfläche der Ausrichtungsschichten 7 und 8 in einer bestimmten Richtung steuern, bevor das Flüssigkristallmaterial 9 dazwischen eingebracht wird. Die Unterschichten 3 und 4 haben die Aufgabe, Natriumverbindungen in den Glassubstraten an einer Verunreinigung des Flüssigkristallmaterials zu hindern.

Der Reib-Ausrichtungsvorgang besitzt den Nachteil, daß auf der Oberfläche der Ausrichtungsschichten 7 und 8 statische Elektrizität erzeugt wird, und wenn die Aus richtungsschichten 7 und 8 in der in Fig. 3 gezeigten Weise jeweils direkt auf der Oberfläche der transparenten Elektroden 5 und 6 gebildet sind, kann sich die statische Elektrizität in die transparenten Elektroden 5 und 6 hinein entladen, während auf diesen der Reibvorgang aus geführt wird. Wenn eine beträchtliche Menge statischer Elektrizität in die transparenten Elektroden entladen wird, so wird dadurch Hitze innerhalb der Elektroden erzeugt, was schließlich zu einer teilweisen Zerstörung der Ausrichtungsschichten und somit zu einer fehlerhaften Ausrichtung führt.

Da die transparenten Elektroden 5 und 6 auf dem oberen und dem unteren Substrat 1 bzw. 2 außerdem voneinander ver schiedene Brechungsindizes aufweisen, werden die Konturen der transparenten Elektroden 5 und 6 eines LCD-Elements mit einer Konfiguration, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, außerdem von außen sichtbar, und sie behindern die Sichtbarkeit bzw. Lesbarkeit der eigentlichen Anzeige des LCD-Elements, insbesondere wenn keine Spannung daran anliegt.

Wenn die Ausrichtungsschichten 7 und 8 direkt auf den transparenten Elektroden 5 und 6 ausgebildet sind, ist es außerdem möglich, daß feine elektrisch leitfähige Teilchen, die bei der Herstellung in die LCD-Zelle eingedrungen sind, die relativ weichen Ausrichtungs schichten zerstören und die obere und die untere transparente Elektrode 5 und 6 kurzschließen, wobei dieses Phänomen häufig als "Berührung" zwischen der oberen und der unteren Elektrode bezeichnet wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines LCD-Elements, bei dem eine fehlerhafte Ausrichtung aufgrund der Entladung statischer Elektrizität verhindert ist, die transparenten Elektroden nicht von außen sichtbar sind, wenn keine Spannung anliegt, und bei dem sich das Auftreten einer "Berührung" zwischen der oberen und der unteren Elektrode wirksam verhindern läßt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aud dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ein LCD-Element eine erste isolierende Schicht aus einem Einkristall- Material mit einem größeren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden der Glassubstrate des LCD- Elements, wobei diese erste isolierende Schicht zwischen einer der transparenten Elektroden und der dieser Elektrode zugeordneten Ausrichtungsschicht angeordnet ist, sowie eine zweite isolierende Schicht aus einem Einkristall- Material mit einem kleineren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden, wobei diese zweite isolierende Schicht zwischen der anderen transparenten Elektrode und der dieser zugeordneten Ausrichtungsschicht angeordnet ist. Der Mittelwert aus dem Brechungsindex der ersten iso lierenden Schicht und dem Brechungsindex der zweiten isolierenden Schicht ist dabei im wesentlichen gleich dem Brechungsindex der transparenten Elektroden.

Durch Verwendung einer ersten isolierenden Schicht und einer zweiten isolierenden Schicht, deren gemittelter Brechungsindex dem Brechungsindex der transparenten Elektroden im wesentlichen entspricht, sind die Konturen der Elektroden, die jeweils durch die isolierenden Schichten bedeckt sind, selbst dann nicht mehr von außen sichtbar, wenn keine Spannung anliegt. Da diese isolierenden Schichten außerdem aus Einkristall-Material hergestellt sind, besitzen sie eine ausgezeichnete Härte, wodurch sich das Auftreten einer "Berührung" zwischen der oberen und der unteren Elektrode wirksam verhindern läßt. Außer dem haben die isolierenden Schichten die Wirkung, daß sie eine Entladung der auf der Oberfläche der Ausrichtungs schichten erzeugten statischen Elektrizität verhindern.

Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische Schnittansicht eines Aus führungsbeispiels eines LCD-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung, und zwar unter Darstellung von dessen Hauptfläche;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung des Brechungsindex der transparenten Elektroden und der Brechungsindizes der isolierenden Schichten des in Fig. 1 gezeigten LCD-Elements; und

Fig. 3 eine fragmentarische Schnittansicht eines her kömmlichen LCD-Elements.

In Fig. 1, die eine fragmentarische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des LCD-Elements gemäß der vor liegenden Erfindung zeigt, sind Teile, die unter Bezug nahme auf Fig. 3 genannten Teilen entsprechen, mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Zur Herstellung eines LCD-Elements, wie es in Fig. 1 ge zeigt ist, werden transparente Elektroden 5 und 6, die zum Ansprechen auf Anzeigemuster aus Indiumzinnoxid- Schichten gebildet sind, jeweils auf der Unterseite eines oberen Glassubstrats 1 und auf der Oberseite eines unteren Glassubstrats 2 gebildet, wobei zwischen den Elektroden jeweils eine aus Siliziumdioxid SiO₂ bestehende Unter schicht 3 bzw. 4 und danach eine aus Zirkonium dioxid ZrO₂ bestehende, erste isolierende Schicht 11 bzw. eine aus Siliziumdioxid SiO₂ bestehende, zweite isolierende Schicht 12 unter Verwendung einer Offset-Drucktechnik derart gebildet werden, daß sie die transparenten Elektroden 5 und 6 jeweils überdecken. Danach werden aus dünnen dielektrischen Schichten bestehende Ausrichtungsschichten 7 und 8 auf der Oberfläche der ersten bzw. zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 gebildet. Nachdem die Ausrichtungsschichten 7 und 8 einem in einer bestimmten Richtung erfolgenden Reibvorgang unterzogen wurden, werden das obere und das untere Glassubstrat 1 und 2 derart zusammengesetzt, daß die transparenten Elektroden einander zugewendet gegenüberliegen und einen einstückigen Körper bilden, der dann zur Bildung einer Vielzahl von LCD-Zellen in kleine Teile geschnitten wird, wobei Flüssigkristall material zwischen die Substrate 1 und 2 jeder Zelle eingebracht wird.

Die erste und die zweite isolierende Schicht 11 und 12 einer auf diese Weise hergestellten LCD-Zelle besitzen typischerweise eine stark reduzierte Dicke zwischen 100 und 200 Å sowie einen dielektrischen Widerstand, der höher ist als 100 MΩ/. Die aus Zirkoniumdioxid ZrO₂ bestehende, erste isolierende Schicht 11 besitzt einen Brechungsindex von 1,96, während die aus Siliziumdioxid SiO₂ bestehende, zweite isolierende Schicht 12 einen Brechungsindex von 1,65 besitzt, wobei das Mittel aus den beiden Brechungsindizes 1,80 beträgt, das im wesentlichen dem Brechungsindex des Indiumzinnoxids (ca. 1,80) entspricht. Das durch die erste und die zweite Schicht 11 und 12 hindurchtretende Licht und das durch die Indiumzinnoxid-Schicht hindurchtretende Licht zeigen somit keinerlei offensichtlichen Unterschied. Bei einem LCD-Element, bei dem die erste und die zweite isolierende Schicht 11 und 12 in der in Fig. 1 gezeigten Weise je die transparenten Elektroden 5 und 6 überdecken, sind die Konturen der transparenten Elektroden 5 und 6 somit nicht von außen sichtbar, insbesondere wenn keine Spannung an diesen anliegt, und die Sichtbarkeit bzw. Lesbarkeit des eigentlichen LCD-Elements ist beträchtlich verbessert.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Reflexions index einer aus mehreren Lagen ausgebildeten Schichtung, die eine Zirkoniumdioxidschicht ZrO₂, eine Silizium dioxidschicht SiO₂ und eine Indiumzinnoxid-Schicht umfaßt, wobei der gemittelte Reflexionsindex der ZrO₂- Schicht und der SiO₂-Schicht in durchgezogener Linie und der Reflexionsindex der Indiumzinnoxid-Schicht ingestrichelter Linie dargestellt sind. Diese Reflexionsindizes wurden in einem Experiment zum Feststellen der Wirkung des Ausführungsbeispiels gemessen und bezogen auf die Wellenlängen des sichtbaren Lichts aufgetragen. Wie aus der graphischen Darstellung zu sehen ist, sind die beiden Reflexionsindizes im wesentlichen miteinander identisch.

Da die erste und die zweite isolierende Schicht 11 und 12 bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel je zwischen der transparenten Elektrode 5 bzw. 7 und der Ausrichtungsschicht 7 bzw. 8 angeordnet sind, wird die statische Elektrizität, die auf der Oberfläche der Aus richtungsschichten 7 und 8 während eines vorangehenden Reibvorgangs gebildet wurde, in die Luft entladen, und eine jegliche Entladung dieser Elektrizität in die trans parenten Elektroden 5 und 6 hinein läßt sich in wirksamer Weise verhindern. Daher tritt an den transparenten Elektroden 5 und 6 in keinster Weise eine teilweise Beschädigung auf, wie sie durch die durch eine derartige elektrische Entladung entstehende Hitze verursacht werden kann, wenn keine isolierenden Schichten vorhanden sind. Eine fehler hafte Ausrichtung läßt sich somit wirksam verhindern.

Da es sich bei der ersten und der zweiten isolierenden Schicht 11 und 12 außerdem um dicht ausgebildete Schichten handelt, die aus einem Einkristall-Material hergestellt sind und eine ausgezeichnete Härte besitzen, kann eine reduzierte Dicke zwischen 100 und 200 Å für diese Schichten ausreichend sein, damit sie das Auftreten einer "Berührung" wirksam verhindern können, wie sie durch das Eindringen elektrisch leitfähiger feiner Teilchen in die Elektroden während deren Bildung hervor gerufen werden könnte. Aufgrund der dünnen ersten und zweiten isolierenden Schicht 11 und 12 sind außerdem jegliche Spannungsabfälle der an das Flüssig kristallmaterial 9 angelegten Spannung durch das Vor handensein dieser Schichten vernachlässigbar gering.

Da bei einer mit einem LCD-Element gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Flüssigkristallanzeige aufgrund der Tatsache, daß der Mittelwert des Brechungsindex der ersten isolierenden Schicht 11 und der der zweiten isolierenden Schicht 12 in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Brechungsindex der transparenten Elektroden im wesentlichen identisch ist, sind die Konturen der von den isolierenden Schichten bedeckten transparenten Elektroden nicht von außen sichtbar, wenn keine Spannung an diesen anliegt, wodurch die Sichtbarkeit bzw. Lesbarkeit des eigentlichen LCD-Elements gesteigert ist. Da die isolierenden Schichten außerdem aus Einkristall-Materialien mit ausgezeichneter Härte hergestellt sind, lassen sich diese Schichten so dünn ausführen, daß jegliche Spannungs abfälle der an das Flüssigkristallmaterial des LCD- Elements angelegten Spannung praktisch vernachlässigbar sind, und eine "Berührung" zwischen der oberen und der unteren Elektrode aufgrund in diese eingetretenen Fremd materials ist mit Sicherheit verhindert.Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die isolierenden Schichten eine Entladung der auf der Oberfläche der Ausrichtungsschichten erzeugten statischen Elektrizität in die transparenten Elektroden hinein wirksam verhindern, und dadurch ist die Möglich keit des Auftretens einer fehlerhaften Ausrichtung der Ausrichtungsschichten aufgrund einer Entladung statischer Elektrizität während des der Ausrichtung dienenden Reib vorgangs.

Claims

1. Flüssigkristallanzeigeelement mit einem Paar transparenter Elektroden, bestehend aus einem Paar von Glassubstraten und einem in den Raum dazwischen ein gebrachten Flüssigkristallmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallanzeigeelement eine erste isolierende Schicht (11) aus einem Einkristall-Material mit einem größeren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden (5, 6) der Glassubstrate des Flüssigkristall anzeigeelements zwischen einer der transparenten Elektroden (5, 6) und einer dieser Elektrode zugeordneten Ausrichtungsschicht (7, 8) sowie eine zweite isolierende Schicht (12) auf einem Einkristall-Material mit einem kleineren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden (5, 6) zwischen der anderen Elektrode (6, 5) und ihrer zugeordneten Ausrichtungsschicht (8, 7) umfaßt, und daß der Mittelwert aus dem Brechungsindex der ersten isolierenden Schicht (11) und dem Brechungsindex der zweiten isolierenden Schicht (12) im wesentlichen gleich dem Brechungsindex der transparenten Elektroden (5, 6) ist.

2. Flüssigkristallanzeigeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste isolierende Schicht (11) aus Zirkoniumdioxid ZiO₂ und die zweite isolierende Schicht (12) aus Siliziumdioxid SiO₂ besteht.