DE60304902T2

DE60304902T2 - Verfahren zur herstellung von flüssigkristallzellen auf siliciumsubstrat und solche zellen

Info

Publication number: DE60304902T2
Application number: DE60304902T
Authority: DE
Inventors: Thales Intell. Property Hugues LEBRUN; Thales Intell. Property Saverio ARFUSO; Thales Intell. Property Jean-Claude LEHUREAU
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-12-05
Also published as: FR2849220B1; DE60304902D1; EP1573388A1; EP1573388B1; US20060082716A1; FR2849220A1; WO2004057415A1

Description

Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet der Herstellung von Flüssigkristallzellen auf einem Siliciumsubstrat gemäß einer allgemein mit dem englischen Akronym LCOS (Liquid Crystal On Silicon) bezeichneten Technologie. Sie betrifft genauer eine Herstellungsmethode für solche Zellen gemäß kollektiver Verfahren.
In bekannter Weise enthält ein kollektives Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen auf einem Siliciumsubstrat den Erhalt einer Siliciumplatte, auf der mehrere aktive Matrixschaltungen geformt wurden, wobei diese Schaltungen auf der Platte gemäß einem im Wesentlichen orthogonalen Gitter angeordnet sind.
Das kollektive Verfahren weist dann die folgenden, dem Fachmann bekannten Schritte auf:

– auf einem transparenten Träger, im Allgemeinen aus Glas, Bildung mehrerer Gegenelektrodenmuster oder -schaltungen aus leitendem und transparentem Werkstoff gemäß einem orthogonalen Gitter;
– auf der Siliciumplatte und auf dem transparenten Träger, auf jeder Schaltung, Aufbringen einer Schicht aus organischem Werkstoff, die gerieben wird, um die Mikroriefen zu bilden, die das fluchtende Ausrichten der Flüssigkristalle erlauben werden;
– Bildung einer Umfangsdichtung oder eines Abdichtungsrahmens, die nicht völlig geschlossen sind, auf dem Umfang jeder aktiven Matrix;
– Zusammenbau des transparenten Trägers und der Siliciumplatte übereinander, wobei jede Gegenelektrodenschaltung einer aktiven Matrixschaltung gegenüber liegt und der Abdichtungsrahmen einen Raum zwischen den beiden Schaltungen freilässt;
– Vorausschneiden der Siliciumplatte auf 50 bis 90% der Dicke der Platte durch Sägen in Wasser von der Rückseite, wobei eine dichte Verbindung, zum Beispiel eines Epoxyklebstoffwulsts, vorher auf dem Umfang der Einheit aus Träger und Platte ausgebildet wurde; und Vorausschnitt des Glasträgers entweder durch Sägen auf 50 bis 95% der Dicke oder durch ein Rillen bildendes Stilett (scribing);
– Trocknen und ganzheitliches Trennen der Zellen durch ein geeignetes mechanisches Mittel, wie zum Beispiel einen Querschneider, oder von Hand;
– Einführen der Flüssigkristalle in jede Zelle, die den Hohlraum jeder Zelle füllen, durch die im Abdichtungsrahmen ausgebildete Öffnung, und dann hermetisches Verschließen der Öffnung.

Der kollektive Zusammenbau der Träger aus Silicium und aus Glas bedingt, dass die Größen der einzelnen Substrate auf den beiden Trägern gleich sind. In 1 ist schematisch die gestapelte Anordnung eines Glasträgers 1, der ein orthogonales Gitter von Gegenelektrodenschaltungen 2 trägt, und einer Siliciumplatte 3 gezeigt, die ein orthogonales Gitter von aktiven Matrixschaltungen 4 trägt. Die orthogonalen Gitter haben die gleichen Abmessungen (sie haben den gleichen Abstand in x und y), so dass, wenn die beiden Träger 1 und 2 korrekt fluchtend zueinander angeordnet sind, jede aktive Matrixschaltung 4 sich gegenüber einer Gegenelektrodenschaltung 2 befindet. Die Schnittlinien auf jedem der Träger entsprechen den Zeilen und Spalten des Gitters. Die beiden Träger können zueinander in einer Richtung x oder y verschoben werden, um die allgemein auf einem Umfangsrand der aktiven Matrixschaltung und der Gegenelektrodenschaltung vorgesehenen Kontaktbereiche freizulegen.
In 2 ist in Queransicht eine Flüssigkristallzelle dargestellt, die gemäß einem kollektiven Verfahren erhalten wurde. Diese Zelle wird von einem Siliciumsubstrat 5 gebildet, das mit einem Glassubstrat 6 mittels eines Abdichtungsrahmens 7 zusammengebaut ist, wobei diese drei Elemente einen Hohlraum 8 bilden, der die Flüssigkristalle 9 enthält.
Das Siliciumsubstrat 5 weist eine aktive Zone 10 und eine Umfangszone auf, die eine Verbindungszone 11 aufweist. Die aktive Zone 10 befindet sich im Inneren der vom Abdichtungsrahmen 7 begrenzten Zone und enthält die Pixelelementmatrix. Die Verbindungszone 11 befindet sich außerhalb des Abdichtungsrahmens und weist Kontaktbereiche Pi ("contact pads") auf.
Das Glassubstrat 6 weist ein Gegenelektrodenmuster 12 auf, das ein Fenster definiert, durch das die Pixelelementmatrix gesehen wird. Es ist bezüglich des Siliciumsubstrats so positioniert, dass es die Verbindungszone 11 freilegt, um die Verbindung der Zelle mit einer Steuervorrichtung 13 eines Anzeigesystems zu ermöglichen, zum Beispiel mittels einer biegsamen gedruckten Schaltung 14. Man sieht allgemein vor, dass die Gegenelektrode 12 über den Rahmen in einer Zone 12a des transparenten Substrats 6 übersteht, die bezüglich des Siliciumsubstrats übersteht, wodurch die Gegenelektrode mit einer Steuervorrichtung der Zelle verbunden werden kann, zum Beispiel mittels einer biegsamen gedruckten Schaltung.
Jede aktive Matrixschaltung ist in einer Unterteilung der Siliciumplatte ausgebildet, die allgemein in der englischen Literatur "die" genannt wird. Wie in 3a gezeigt, wird jede Unterteilung durch zwei benachbarte Linien LV_j und LV_j+1 senkrechten Schnitts und zwei benachbarte Linien LH_i und LH_i+1 waagrechten Schnitts begrenzt. Diese Linien entsprechen den Zeilen und Spalten des Anordnungsgitters der aktiven Matrixschaltungen.
Jede Unterteilung (oder einzelnes Substrat oder aktive Matrixschaltung) weist eine aktive Zone ZA mit den Pixelelementen und eine Umfangszone ZP um die aktive Zone herum auf, die Kontaktbereiche P₁, P₂, P₃, P₄ besitzt. Diese Kontaktbereiche befinden sich in der gleichen Verbindungszone 101, im Beispiel am oberen waagrechten Rand. Diese Bereiche sind dazu bestimmt, die Adressiersignale der Matrix zu empfangen, die von einer externen Steuervorrichtung 13 der Zelle geliefert werden, zum Beispiel mittels einer biegsamen gedruckten Schaltung 14 (2).
Ein Abdichtungsrahmen 102 ist um die aktive Zone ZA herum angeordnet. Dieser nicht vollständig geschlossene Rahmen ermöglicht den Zusammenbau mit einem die Gegenelektrode tragenden Substrat und die Bildung eines Hohlraums zwischen den beiden Substraten zur Aufnahme der Flüssigkristalle. In bekannter Weise wird nach dem Einführen der Flüssigkristalle die im Rahmen ausgebildete Öffnung 103 verschlossen.
Die Designvorschriften, die ausgearbeitet wurden, um insbesondere Toleranzen bei den verwendeten Herstellungseinrichtungen zu berücksichtigen (Präzisionen, fluchtende Ausrichtungen), bedingen bestimmte Mindestabmessungen. Für einen gegebenen Anzeigebildschirmtyp sind die Abmessungen der entsprechenden aktiven Matrixschaltung bekannt. Zum Beispiel für Anwendungen vom Typ HDTV ist die Definition der Zelle 1920 Pixel (waagrecht) zu 1080 Pixel (senkrecht). Mit einer Technologie auf Silicium, die eine Pixelfläche von 10 × 10 μm² ergibt, hat man eine entsprechende aktive Zellenzonenfläche in der Größenordnung von 207 mm². Dies ist die funktionelle Fläche der aktiven Matrixschaltung. Um diese Zone herum gibt es eine nicht-funktionelle Umfangszone, deren Abmessungen von den Designvorschriften abhängen, die bestimmt werden, um eine große Herstellungszuverlässigkeit zu erhalten, unter Berücksichtigung der Probleme der Fluchtungstoleranzen, der Auftragdichte der Kleberdichtung (Abdichtungsrahmen) je nach der verwendeten Technik (Siebdruck, Spritze oder "Dispenser"), der Dicke der Ausschnitte und anderen. Diese Designvorschriften werden in zu beachtenden Mindestmaßen ausgedrückt, die den Abstand des Anordnungsgitters der Schaltungen auf der Siliciumplatte bedingen.
Genauer gesagt, und unter Bezugnahme auf 3a, definiert ein erstes Maß c1 den Mindestabstand zwischen den Rändern der aktiven Zone ZA und dem Abdichtungsrahmen 102; ein zweites Maß c2 definiert die Mindestdicke des Abdichtungsrahmens 102; ein drittes Maß c3 definiert den Mindestabstand zwischen dem Rahmen 102 und einer senkrechten Schnittlinie LV_j (Spalte des Anordnungsgitters) oder waagrechten Schnittlinie LH_i (Zeile des Anordnungsgitters); ein viertes Maß c4 definiert die Mindestbreite des Überstehens der Verbindungszone 101 bezüglich des Abdichtungsrahmens 102.
Wenn man wieder das Beispiel einer Flüssigkristallzelle für Anwendungen vom Typ HDTV nimmt, hat man gesehen, dass die aktive Zellenzonenfläche in der Größenordnung von 207 mm² liegt, was dem funktionellen Flächenanteil der Siliciumunterteilung entspricht.
Die nicht-funktionelle Siliciumfläche, die der Umfangszone ZP entspricht und die mit den Maßen c1 bis c4 verbunden ist, stellt ihrerseits eine Fläche in der Größenordnung von 151 mm² dar, d.h. 42% der Gesamtsiliciumfläche, indem c1 = c2 = 0,7 mm, c3 = 0,5 mm et c4 = 1 mm angenommen wird.
Der Anteil der nicht-funktionellen Zonen im Silicium im Vergleich mit den funktionellen Zonen ist also ziemlich hoch.
Silicium ist aber ein teurer Werkstoff. Wenn man den Anteil an nicht-funktionellen Zonen zugunsten der funktionellen Zonen im Silicium reduzieren kann, senkt man die Kosten der durch diese Technologie erhaltenen Flüssigkristallzellen beträchtlich.
Es ist ein Ziel der Erfindung, den Anteil der nicht-funktionellen Zonen der Siliciumsubstrate in den Flüssigkristallzellen zu reduzieren, um die Herstellungskosten dieser Zellen zu senken.
Die Grundidee der Erfindung ist es, die Verbindungszone der aktiven Matrixschaltung auf das Glassubstrat zu verlagern. So kann man sich von dem mit der Beachtung des vierten Maßes c4 verbundenen Zwang befreien. Man kann dann die für jede Zelle notwendige Siliciumfläche verringern.
Genauer gesagt, wird erfindungsgemäß der Abdichtungsrahmen auf jeder aktiven Matrixschaltung der Platte so angeordnet, dass ein Abschnitt des Rahmens die Kontaktklötze bedeckt. Der Rahmen weist eine Dichtung und in der Dichtung angeordnete leitende Elemente auf. Diese leitenden Elemente gewährleisten die elektrische Kontinuität der Kontaktbereiche auf der Matrix mit entsprechenden Verbindungsmitteln, die auf dem transparenten Träger hergestellt sind. Diese leitenden Elemente sind auch Abstandshalter (Unterlegscheiben), die den Abstand zwischen den beiden Substraten garantieren.
Wie gekennzeichnet, betrifft die Erfindung also ein Herstellungsverfahren für mehrere einzelne Flüssigkristallzellen, die je ein erstes Substrat mit einer Gegenelektrode und ein zweites Substrat mit einer aktiven Matrix aufweisen, die durch einen Abdichtungsrahmen zusammengesetzt werden, der einen Hohlraum zwischen den beiden Substraten für Flüssigkristalle freilässt, wobei die ersten Substrate kollektiv auf einem transparenten Träger geformt werden, wobei die zweiten Substrate kollektiv auf einer Siliciumplatte geformt werden und Kontaktbereiche aufweisen. Erfindungsgemäß

– sind Verbindungsmittel auf jedem ersten Substrat gegenüber den Kontaktbereichen der zweiten Substrate ausgebildet;
– werden die zweiten Substrate aus der Siliciumplatte entlang von Schnittlinien ausgeschnitten, die dem Umfang des Abdichtungsrahmens entsprechen;
– wird jedes der zweiten ausgeschnittenen Substrate auf den transparenten Träger aufgebracht und so mit einem entsprechenden ersten Substrat zusammengesetzt, dass der Abdichtungsrahmen zwischen jedem ersten und zweiten Substrat einer Zelle angeordnet ist, um die Kontaktbereiche und einen Abschnitt der gegenüberliegenden Verbindungsmittel zu bedecken, wobei der Rahmen eine Dichtung aus Isoliermaterial und leitende Elemente aufweist, die in der Dichtung angeordnet sind, um eine elektrische Kontinuität zwischen jedem Bereich und einem entsprechenden Element des Abschnitts der Verbindungsmittel zu gewährleisten, und
– wird ein späterer Schritt der Trennung in einzelne Flüssigkristallzellen durch Ausschneiden des transparenten Trägers so durchgeführt, dass die Zone jedes ersten Substrats, die die Verbindungsmittel aufweist, bezüglich des zweiten Substrats, mit dem es zusammengesetzt ist, übersteht.

So erhält man eine minimale Siliciumfläche, die es ermöglicht, etwa 10% an Siliciumfläche auf einer Platte zu sparen. Dieser Platz wird freigegeben für die Herstellung von zusätzlichen Schaltungen auf einer Siliciumplatte. Zum Beispiel auf einer Platte, auf der 15 Reihen von 9 aktiven Matrixschaltungen, d.h. 135 Schaltungen, hergestellt wurden, gewinnt man eine Reihe von Schaltungen, d.h. im Beispiel 9 Schaltungen.
Die Erfindung betrifft auch eine Flüssigkristallzelle mit einem die Gegenelektrode tragenden Glassubstrat und einem eine aktive Matrixschaltung enthaltenden Siliciumsubstrat. Erfindungsgemäß hat das zweite Siliciumsubstrat einen Ausschnitt entsprechend dem Umfang des Abdichtungsrahmens. Die Zelle weist auf das Glassubstrat verlagerte Mittel zur Verbindung der aktiven Matrixschaltung, die bezüglich des Siliciumsubstrat überstehen, und einen Abdichtungsrahmen auf, der die beiden Substrate zusammenfügt, die Kontaktbereiche des Siliciumsubstrats und einen Abschnitt der verlagerten Verbindungsmittel bedeckt, und eine Dichtung und in der Dichtung angeordnete leitende Elemente aufweist.
Der Oberbegriff der beanspruchten Zelle beruht auf der Lehre der Anmeldung US-A-2002/071085.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen klarer aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die darstellend und als die Erfindung nicht einschränkend zu verstehen ist und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
1 die Positionierung gemäß einer bekannten Methode für den Zusammenbau einer Siliciumplatte mit einem transparenten Träger, um kollektiv einen Satz von Flüssigkristallzellen zu formen;
2 schematisch eine durch die bekannte Methode erhaltene Flüssigkristallzelle;
3a schematisch ein bekanntes Anordnungsgitter von aktiven Matrixschaltungen auf einer Siliciumplatte;
3b ein Feld eines bekannten entsprechenden Gitters von Gegenelektrodenschaltungen auf einem transparenten Träger;
4a schematisch ein Anordnungsgitter von aktiven Matrixschaltungen auf einer Siliciumplatte gemäß der Erfindung;
4b ein Feld eines entsprechenden Gitters von Gegenelektrodenschaltungen auf einem transparenten Träger;
5 im Querschnitt eine daraus entstehende Flüssigkristallzelle;
6 schematisch eine andere Variante einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallzelle; und
die 7a bis 7d verschiedene Ausführungsformen der leitenden Elemente gemäß der Erfindung.
Eine Flüssigkristallzelle, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsprinzips erhalten wird, ist in 5 dargestellt.
Im Vergleich mit einer Zelle des Stands der Technik, wie sie in 2 dargestellt ist, weist die Flüssigkristallzelle Verbindungsmittel 20 der aktiven Matrixschaltung auf, die auf den transparenten Träger 6 verlagert sind. Diese verlagerten Verbindungsmittel 20 sind bezüglich des Siliciumsubstrats überstehend angeordnet. Es sind typischerweise Leiterbahnen, zum Beispiel Bahnen aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) oder mit einem leitenden Metall bedeckte Bahnen.
Der Abdichtungsrahmen 7 ist so angeordnet, dass er die Kontaktbereiche Pi der aktiven Matrixschaltung auf dem Siliciumsubstrat und einen gegenüber liegenden Abschnitt P'i der auf den transparenten Träger 6 verlagerten Verbindungsmittel 20 bedeckt. Der Abdichtungsrahmen wird aus einem Dichtungswerkstoff hergestellt, zum Beispiel Silicongel. Leitende Elemente 7a sind in der Dichtung angeordnet. Verschiedene Herstellungsmethoden dieser leitenden Elemente können verwendet werden, die weiter unten ausführlicher beschrieben werden. Durch diese leitenden Elemente 7a wird die elektrische Kontinuität zwischen jedem Kontaktbereich Pi der aktiven Matrixschaltung und einem entsprechenden Element P'i der verlagerten Verbindungsmittel 20 gewährleistet. Durch diese leitenden Elemente 7a wird auch der Abstand zwischen den beiden Substraten definiert; diese leitenden Elemente sind auch Abstandshalter.
Allgemein kann festgestellt werden, dass Abstandshalter E auf dem ganzen Umfang des Rahmens vorgesehen sind. Erfindungsgemäß werden in den Verbindungszonen diese Abstandshalter durch die leitenden Elemente 7a verwirklicht. Anderweitig kann man die üblicherweise verwendeten Abstandshalter, wie Kugeln oder Quarzglasfasern, anordnen. Man kann aber auch als Abstandshalter E Elemente gleicher Art wie die leitenden Elemente 7a verwenden.
Bei Verwendung von Verbindungsmitteln, die gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip auf das transparente Substrat verlagert wurden, kann man unter Berücksichtigung der Designvorschriften die Siliciumsubstrate gemäß Schneidelinien schneiden, die dem Umfang des Rahmens folgen. Dies ist in den 4a und 4b dargestellt. Die waagrechten LHi und senkrechten Schneidelinien LVi können so angeordnet sein, dass sie nur die Maße c1, c2 und c3 berücksichtigen. Das Maß c4 wird nicht mehr angewendet, was es im Beispiel erlaubt, bei jeder Schaltungshöhe (c4 – c3), d.h. im Beispiel 0,3 mm, zu gewinnen.
In anderen Worten, wenn man im Gitter der 3a den zwei benachbarte senkrechte bzw. benachbarte waagrechte Schneidelinien trennenden Abstand mit x1 bzw. y1 bezeichnet, ist bei einem Gitter entsprechend dem Prinzip der Erfindung, das an die dargestellte Konfiguration angewendet ist, der Abstand x1 zwischen zwei benachbarten senkrechten Schneidelinien unverändert (4a), aber der Abstand zwischen zwei benachbarten waagrechten Linien wird zu y2 = y1 – (c4 – c3}.
Was den transparenten Träger angeht, und wie in 4b gezeigt, muss jedes einzelne transparente Substrat außer der Gegenelektrode CE die verlagerten Verbindungsmittel 20 tragen. Diese Mittel sind typischerweise Leiterbahnen (ITO-Bahnen oder mit einem Metall bedeckte Bahnen) und weisen Bereiche P'₁, P'₂, P'₃, P'₄ entsprechend den Bereichen P₁, P₂, P₃, P₄ auf dem Siliciumsubstrat auf. Es sind diese Bereiche, die vom Abdichtungsrahmen bedeckt werden. Diese Bereiche verlängern sich durch leitende Linien zu anderen Bereichen, die sich am Rand des transparenten Substrats in der Zone D befinden, die vorgesehen ist, um bezüglich des Siliciumsubstrats nach dem Zusammenbau überzustehen. Die verlagerten Verbindungsmittel 20 können zum Beispiel hergestellt werden, um eine externe Verbindung vom Typ "wire bonding", oder eine Verbindung durch Heißkleben einer biegsamen gedruckten Schaltung mit einem Band aus einem anisotropen leitenden Klebstoff (der zum Beispiel Nickelkugeln enthält) zu ermöglichen, das heiß zwischen das transparente Substrat und die biegsame gedruckte Schaltung gelegt wird.
Die Anordnung der leitenden Elemente 7a in der Dichtung des Abdichtungsrahmens 7 (5) wird so bestimmt, dass die elektrische Kontinuität zwischen den einander entsprechenden Kontaktbereichen auf den Substraten, zum Beispiel P1 und P'1, gewährleistet ist, aber ohne Erzeugung von Kurzschlüssen zwischen zwei benachbarten Klötzchen, zum Beispiel P1 und P2.
Bei einer erfindungsgemäßen Zelle verlaufen die Steuersignale der auf dem Siliciumsubstrat angeordneten Schaltungen somit ausschließlich über das transparente Substrat durch die einander gegenüberliegenden Kontaktzonen, die durch die leitenden Elemente der Abdichtung miteinander verbunden sind.
Die Erfindung erlaubt es außerdem, Kontaktbereiche ggf. auf mehreren Rändern anzuordnen, was für die Gestaltung der aktiven Matrixschaltung selbst bei der Anordnung der Leitlinien bezüglich der aktiven Elemente vorteilhaft sein kann. Man kann so Kontaktbereiche Pi auf einem Rand und Klötze Pj auf einem anderen Rand anordnen. Dies ist bei der in 6 gezeigten Zelle der Fall. Es müssen dann entsprechende verlagerte Verbindungsmittel 21 auf dem transparenten Substrat 6 vorgesehen werden, die bezüglich des Siliciumsubstrats überstehen.
Mit verlagerten Verbindungsmitteln und einem Abdichtungsrahmen, der die Kontaktbereiche der aktiven Matrixschaltung auf dem Siliciumsubstrat bedeckt, kann man die nicht-funktionelle Zone des Siliciumsubstrats reduzieren. Vorzugsweise entsprechen die Schneidelinien also bis auf die Designbedingungen (c3) dem Umfang des Abdichtungsrahmens.
Wie man in den 5 und 6 und 4a und 4b sehen kann, wird die Fläche des Siliciumsubstrats kleiner als die Fläche des transparenten Substrats, auf das die Verbindungsmittel der aktiven Matrixschaltung verlagert wurden. Die Schneidelinien des Siliciumsubstrats und des transparenten Substrats fallen nicht mehr zusammen.
Das Herstellungsverfahren enthält also einen Schritt des Schneidens der Siliciumplatte in einzelne Substrate 5 einer aktiven Matrix und die Übertragung und den Zusammenbau jedes dieser Siliciumsubstrate auf ein entsprechendes transparentes Substrat.
Vor dem Übertragen und dem Zusammenbau wird eine Polyimidschicht auf die Schaltungen des transparenten Substrats und auf jedes der einzelnen Siliciumsubstrate, auf die aktive Matrixschaltung aufgebracht und gerieben, was die fluchtende Anordnung der Flüssigkristalle ermöglicht, die in die so geformten Mikroriefen injiziert werden.
Nach dem Schneiden der Siliciumsubstrate und dem Zusammenbau auf dem transparenten Träger mit einem entsprechenden transparenten Substrat kann der Glasträger anschließend gemäß den üblichen Techniken geschnitten werden. Der Flüssigkristall wird gemäß einem beliebigen bekannten Verfahren eingeführt, und dann werden die Öffnungen in den Rahmen verschlossen. Man erhält die einzelnen Flüssigkristallzellen.
In der Praxis erhält man eine Reduzierung der Siliciumfläche jedes aktiven Matrixsubstrats, die es ermöglicht, etwa 10% mehr Schaltungen auf jeder Platte herzustellen. So werden die Herstellungskosten der Flüssigkristallzellen gesenkt.
In den 7a bis 7d sind verschiedene Ausführungsformen der leitenden Elemente 7a gezeigt, die in der Dichtung des Abdichtungsrahmens angeordnet sind.
In einer ersten, in 7a gezeigten Ausführungsform sind diese leitenden Elemente leitende Kugeln 22. Diese Kugeln können Kugeln aus Isoliermaterial, die mit einem leitenden Material bedeckt sind, zum Beispiel mit Gold, oder Kugeln aus leitendem Material sein. Sie werden an den notwendigen Stellen in der Dichtung durch Injektion mittels einer Spritze ("Dispenser") angeordnet. Der Durchmesser der Kugeln beträgt allgemein etwa 2 Mikron und mehr. Die Kontaktbereiche haben einen Abstand in der Größenordnung von 20 bis 50 Mikron auf dem Siliciumsubstrat.
Wenn die beiden Substrate zusammengebaut sind, wird das Silicongel oder der den Werkstoff der Dichtung 30 bildende Klebstoff gepresst, so dass die Kugel auf jeder Seite auf den Substraten direkt in Kontakt kommt.
Der Durchmesser der Kugeln definiert so die Lücke zwischen den beiden zusammengebauten Substraten, d.h. die Größe des Hohlraums.
Bei Zellen mit kleiner Lücke von weniger als zwei Mikron ist die Verwendung von Kugeln als leitende Elemente und als Abstandshalter nicht mehr geeignet.
In 7b ist eine andere Ausführungsform der leitenden Elemente des Abdichtungsrahmens gezeigt. In diesem Beispiel sind die leitenden Elemente Klötzchen 23 aus leitendem Werkstoff, zum Beispiel aus Aluminium. Diese Klötzchen können jede gewünschte Höhe haben. Insbesondere kann man solche Klötzchen mit einer Höhe von 2 Mikron und weniger herstellen.
Vorzugsweise werden diese Klötzchen auf dem Siliciumsubstrat in den Kontaktbereichen mit jeder geeigneten Technik hergestellt (Lichtdruck). Die Dichtung kann anschließend auf das Siliciumsubstrat, indem sie diese Klötzchen bedeckt, oder auf das transparente Substrat aufgebracht werden. Wie oben angegeben, wird, wenn die beiden Substrate zusammengebaut werden, das Silicongel oder der den Werkstoff der Dichtung bildende Klebstoff gepresst, so dass das leitende Klötzchen auf jeder Seite auf den Substraten direkt in Kontakt kommt.
In den 7c und 7d ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der man ein mit einer leitenden Schicht 25 versehenes Harzklötzchen 24 als leitendes Element 7a verwendet.
In 7c wird dieses Harzklötzchen 24 auf dem transparenten Substrat hergestellt, und dann wird eine Beschichtung mit einer leitenden Schicht durchgeführt, die zumindest die Seite des Klötzchens bedeckt, die mit dem Bereich P_i auf dem Siliciumsubstrat in Kontakt kommen soll, und die einen Teil des transparenten Substrats im entsprechenden Bereich P'_i bedeckt.
In 7d wird das Harzklötzchen 24 auf dem Siliciumsubstrat im Kontaktbereich P_i hergestellt. Es ist mit einer Metallschicht 25 versehen, die die elektrische Kontinuität zwischen seinen beiden Seiten gewährleistet.
Auch hier, und in den beiden Ausführungsformen des Harzklötzchens, wird, wenn die beiden Substrate zusammengebaut werden, das Silicongel oder der den Werkstoff der Dichtung bildende Klebstoff gepresst, so dass das mit seiner leitenden Schicht versehene Harzklötzchen auf jeder Seite mit den Substraten direkt in Kontakt kommt.
In jedem Fall gewährleisten die leitenden Elemente 7a, die die elektrische Kontinuität zwischen den Kontaktbereichen des Siliciumsubstrats und den auf das transparente Substrat verlagerten Verbindungsmitteln gewährleisten, auch die Funktion von Abstandshaltern: Sie legen die Lücke zwischen den beiden Substraten und somit die Lücke des Hohlraums fest.
In den anderen Bereichen des Rahmens, die keine Verbindungszonen bedecken, gibt es auch Abstandshalter E (5). Diese Abstandshalter können von jeder bekannten Art sein, wie Kugeln oder Quarzglasfasern. Diese Abstandshalter können leitend sein oder nicht, da sie sich nicht über Verbindungszonen befinden. So kann man vorsehen, dass diese Abstandshalter von der gleichen Beschaffenheit wie die leitenden Elemente 7a der Dichtung sind.
Schließlich ist anzumerken, dass jedes transparente Substrat nach dem Schnitt eine geeignete Form hat, die die Verbindung der Gegenelektrode gemäß jeder bekannten Technik ermöglicht.

Claims

Herstellungsverfahren für mehrere einzelne Flüssigkristallzellen, die je ein erstes Substrat (6) mit einer Gegenelektrode und ein zweites Substrat (5) mit einer aktiven Matrix aufweisen, die durch einen Abdichtungsrahmen (7) zusammengesetzt werden, der einen Hohlraum (8) zwischen den beiden Substraten für Flüssigkristalle freilässt, wobei die ersten Substrate kollektiv auf einem transparenten Träger geformt werden, wobei die zweiten Substrate kollektiv auf einer Siliciumplatte geformt werden und Kontaktbereiche (P_i) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass – Verbindungsmittel (20) auf jedem ersten Substrat (6) gegenüber den Kontaktbereichen (P_i) der zweiten Substrate ausgebildet sind; – die zweiten Substrate aus der Siliciumplatte entlang von Schnittlinien (LV_j, LH_i) ausgeschnitten werden, die dem Umfang des Abdichtungsrahmens (7) entsprechen; – jedes der zweiten ausgeschnittenen Substrate auf den transparenten Träger aufgebracht und so mit einem entsprechenden ersten Substrat zusammengesetzt wird, dass der Abdichtungsrahmen (7) zwischen jedem ersten und zweiten Substrat einer Zelle angeordnet ist, um die Kontaktbereiche (P_i) und einen Abschnitt (P'_i) der gegenüberliegenden Verbindungsmittel zu bedecken, wobei der Rahmen eine Dichtung aus Isoliermaterial und leitende Elemente (7a) aufweist, die in der Dichtung angeordnet sind, um eine elektrische Kontinuität zwischen jedem Bereich (P_i) und einem entsprechenden Element des Abschnitts (P'_i) der Verbindungsmittel zu gewährleisten, und – ein späterer Schritt der Trennung in einzelne Flüssigkristallzellen durch Ausschneiden des transparenten Trägers so durchgeführt wird, dass die Zone jedes ersten Substrats, die die Verbindungsmittel aufweist, bezüglich des zweiten Substrats, mit dem es zusammengesetzt ist, übersteht (D).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen späteren Schritt des Füllens der Hohlräume (8) mit Flüssigkristallen aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) leitende Kugeln (22) sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Harzklötzchen (24) sind, die mit einer leitenden Schicht (25) versehen sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Metallklötzchen (23) sind, die auf dem Siliciumsubstrat ausgebildet sind.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Abstandshalter sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Abstandshalterelemente (E) in der Dichtung angeordnet sind, wobei die Elemente leitend oder nicht und von gleicher oder anderer Beschaffenheit sind wie die leitenden Elemente (7a).
Flüssigkristallzelle mit einem ersten transparenten Substrat (6), das eine Gegenelektrode aufweist, und mit einem zweiten Siliciumsubstrat (5), das eine aktive Matrixschaltung mit Kontaktbereichen (P_i) aufweist, wobei die Substrate durch einen Abdichtungsrahmen (7) zusammengesetzt werden, der einen Hohlraum (8) zwischen den beiden Substraten für Flüssigkristalle frei lässt, so dass die Zelle Verbindungsmittel (20) der aktiven Matrixschaltung seitlich auf dem ersten Substrat (6) und bezüglich des zweiten Substrats (5) überstehend (D) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Substrat einen Ausschnitt (LV_j, LH_i) hat, der dem Umfang des Abdichtungsrahmens (7) entspricht, und dass der Abdichtungsrahmen (7) von einer Dichtung, die die Kontaktbereiche (P_i) auf dem zweiten Substrat und einen Abschnitt (P'_i) der gegenüberliegenden Verbindungsmittel bedeckt, und von in der Dichtung angeordneten leitenden Elementen (7a) gebildet wird, die die elektrische Kontinuität zwischen jedem der Kontaktbereiche und einem entsprechenden Abschnitt der Verbindungsmittel gewährleistet.
Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) leitende Kugeln (22) sind.
Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Harzklötzchen (24) sind, die mit einer leitenden Schicht (25) versehen sind.
Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Metallklötzchen (23) sind.
Zelle nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Elemente (7a) Abstandshalter sind.
Zelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Abstandshalterelemente (E) in der Dichtung angeordnet sind, wobei die Elemente leitend oder nicht und von gleicher oder anderer Beschaffenheit sind wie die leitenden Elemente (7a) der Dichtung.