DE2750659A1 - Anzeigebauelement - Google Patents

Description

Anmelderin: International Business Machines Corporation, Armonk N.Y., 10504

bu-bd Anzeigebauelement _;

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff: des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. ^!

Zur Auswahl-Betriebsweise eines Bildschirms oder eines Anzeige-? geräte ist die Elektroden- oder Bildpunktansteuerung von er- ! heblicher Bedeutung. Im allgemeinen ist hierbei jeder Elektrode¹ oder jedem Bildpunkt ein Schalter zugeordnet, der zweckmäßiger-* weise durch ein Halbleiterbauelement, wie ein Transistor, dar- '

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gestellt ist. Bei den Geräten, bei denen die Elektroden bzw. ; Bildpunkte in relativ weitem Abstand zueinander angeordnet i sind oder wo nur wenige Elektroden vorgesehen sind, ist es ohne weiteres möglich, jede Elektrode an einen besondern Leitungszug anzuschließen, der zum Rand des Anzeigebildschirms führt, um dort die genannten Schalteinrichtungen bzw. Treiberschaltungsanordnungen in bekannter Weise anzuschließen. Das

!führt zu dem Vorteil, daß der Anzeigewandler, nämlich der Teil !der Anzeigevorrichtung an dem jeweils ein elektrisches Signal eine Anzeigewirkung hervorruft, getrennt von den elektronischer 'Schaltkreisen bereitstellbar ist. Derartige Anzeigewandler

,unterliegen häufig unterschiedlichen Herstellungsverfahrenspraktiken, gegenüber denen der elektronischen Schaltkreistechnik, so daß Schädigungen dann nicht auszuschließen sind, wenn ein derartiger Anzeigewandler Verfahrensbedingungen der elektronischen Schaltkreistechnik unterzogen wird, bzw. umgekehrt. Sind jedoch die Anzeigeelektroden oder Bildpunkte sehr dicht zueinander auf dem Bildschirm angeordnet, wie es für eine entsprechend gute Bildauflösung erforderlich ist, dann steht kein ausreichender Flächenraum mehr zur Verfügung, um einzelne

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Leitungszüge von den Anzeigeelektroden oder Bildpunktelektro— den an den Rand des Bildschirms zu führen. ^!

Aus diesem Grunde müssen die Bildpunktelektroden oder Anzeige- | elektroden mit Schaltern verbunden werden, die üblicherweise auf der Rückfläche des jeweiligen Bildschirms angeordnet sind. Ein Koordinatenadressiersystem in Form eines entsprechenden Codierers läßt sich zur Ansteuerung dieser Schalter vorsehen, so daß hierdurch die Anzahl der erforderlichen Leitungszüge wesentlich herabgesetzt wird. ι

Es lassen sich Halb leiterbaue leinen ts cn alter zum Beispiel in Form von Dreipoltransistorschalter in Zeilen und Spalten an- ' ordnen, wo die Steuereingänge aller Transistoren einer jewei-

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ligen Zelle mit einem jeweils zugeordneten Zeilenleitungszug ; !verbunden sind und jeweils einer der signalführenden Anschlüsse aller Transistoren jeweils ein und dieselbe Spalte am betreffenden Spaltungsleitungszug liegen. Die verbleibenden, Treibersignale führenden Anschlüsse der Transistoren sind jeweils mit ' den betreffenden Bildpunkt- oder Anzeigeelektroden verbunden. Herden die genannten Transistoren z.B. durch Feldeffekt- und/ oder Dünnfilmtransistoren dargestellt, dann dienen als Steueranschlüsse jeweils die Gateelektrode, wobei die Spaltenleitungszüge dann an den Sourceelektroden zu liegen kommen und Idie Anzeige- oder Bildpunktelektroden an die Drainelektroden angeschlossen sind.

Für eine derartige Anordung besteht nun die Aufgabe der Erfindung darin, vorteilhafte Verbindungsmöglichkelten zwischen den Schalteranschlüssen und den Anzeige- oder Bildpunktelektroden vorzusehen.

ErflndungsgemäB wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kenn zeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. i

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Bel einem durch elektrische Signale betriebenen Flachbildschirm, bei dem durch selektive Ansteuerung von Anzeigeplätzen die jeweils gewünschte Anzeige erfolgt und wo die Treiberschaltungsanordnung auf dem Anzeigemodul selbst vorgesehen ist, wird also diese elektrische Verbindung über eine elektrisch anisotrope Widerstandsschicht realisiert, die gleichzeitig Anzeigeoder Bildelektroden auf der einen Fläche und auf der jeweils

!gegenüberliegenden Fläche Treiberschaltungsmoduln trägt.

Eine derartige elektrisch anisotrope Widerstandsschicht besteht aus einer Tafel, bei der der Widerstand in Richtung der Tafelebene praktisch unendlich groß ist, wohingegen der Widerstand ι in Richtung der Normalen der Tafel praktisch vernachlässigbar ist. Eine derartige Tafel wird im nachfolgenden mit AW-Tafel bezeichnet.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann

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jeine Oberfläche dieser AW-Tafel gleichzeitig die Anzeigebildpunkte darstellen, obgleich an sich auch die AW-Tafel im Prin- ; zip zur Verbindung zwischen gesondert vorgesehenen Anzeigeoder Bildpunktelektroden des Anzeigemoduls und den entsprechen-* den Anschlüssen des Treibermoduls vorgesehen sein kann.

AW-Tafeln sind an sich bekannt. So zeigt z.B. die britische !Patentschrift 1 311 659 Halbleiterbauelemente, die auf einem ι Substrat montiert sind, das eine größere Anzahl leitender Stäbchen aufweist, die parallel verlaufend zu den Hauptflächen ldes Substrats in dessen Isoliermaterial eingelagert sind. \ Das Substrat selbst wird durch Vorzugswachstum von Kristallen in eutektischer Zusammensetzung sehr unterschiedlich pro-

portionierter Bestandteile erstellt. Die Erfindung hat aber j demgegenüber die Bereitstellung eines vorteilhaften Anzeige- , bauelementes im Auge. '

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Weitere Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung lassen
sich den Unteransprüchen entnehmen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnittsauschnitt einer Anzeigevorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen
AW-Tafel ausgestattet ist.

Fig. 2 einen Querschnittsausschnitt einer Anzeigevorrichtung, die ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung enthält.

Eine Anzeigevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem ', Flachanzeigemodul 2 und einem Treibermodul 3. Das Treibermodul

3 weist monolithisch integrierte Halbleiterschaltkreise 4 auf ; einem Substrat 5 in Üblicher Bauweise auf. Das Substrat 5 kann ; aus Glas bestehen, wobei die integrierten Halbleiterschaltungen

4 durch Dünnfilmtransistoren dargestellt sein können, die auf
dem Substrat mittels üblicher Verfahren des Aufdampfungsniederschlags, des Ätzens und der Passivierung aufgebracht sind. Da ι die Schaltungsauslegung selbst keinen Teil der Erfindung dar- ■ stellt, ist sie im einzelnen auch weiter nicht beschrieben.

Ein Beispiel für eine geeignete Schaltungsanordnung ist im
Artikel von T. B. Brody u.a. unter dem Titel "A 6 χ 6-in 20 lpi! Electroluminescent Display Panel" in der Zeitschrift "IEEE ; Transactions on Electron Devices", Band ED-22, Nr. 9, September; |1975 auf den Seiten 739 bis 748 beschrieben. Ein weiteres Bei- j spiel findet sich im gleichen Band dieser Zeitschrift auf den
!selten 733 bis 739 im Artikel von Kramer unter dem Titel "Thin-JFilm-Transistor Switching Matrix for Flat-Panel Displays". Die
einzige Abänderung die in Anwendung der Erfindung auf diese in
diesen Artikeln beschriebenen Schaltkreise erforderlich ist,
[besteht darin, daß die Sourcelektroden oder die Drainelektroden

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der Transistorschalter durch eine Passivierungsschicht 6 hin- , durch mit entsprechenden Anschlüssen 7 zu verbinden sind, indem jeweils ein Anschluß 7 alt jeweils einer Anzeige- oder Bildpunktelektrode verbunden wird. Die Schaltkreise brauchen dabei nicht unbedingt aus Dünnfilmtransistoren zu bestehen. Die US Patentschrift 3 894 295 stellt ein Beispiel für die Verwendung von Sperrschicht-Feldeffekttransistoren als elektrische Schalter dar. In diesen Falle würde das Substrat 5 aus einem Halbleitermaterial bestehen oder auch aus einer Halbleiterschicht, die auf Glas oder Plastik aufgetragen ist.

Das Anzeigemodul 2 besteht aus einer oberen und unteren Begrenzungsplatte, die am Rande miteinander versiegelt sind, um hierin hermetisch ein Anzeigemedium einzuschließen. Die obere j Platte 8 besteht als Ansichtsplatte aus Glas oder transparen- \ tem Plastikmaterial. An der Unterseite der oberen Platte 8 j ist eine transparente Gegenelektrode 9 angebracht, die allen Anzeigeelektroden oder Bildpunktelektroden gemeinsam 1st. Durchsichtige Gegenelektroden sind an sich bekannt und bestehen üblicherweise aus Zinnoxyd. Die Randversiegelung IO kann aus Lötglas bestehen, zweckmäßigerweise jedoch aus einem Kunstharz, Insbesondere aus einem, das keine höhere Behandlungstemperatur als Raumtemperatur erfordert. Im speziellen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die untere Platte aus der erfindungsgemflß verwendeten AW-Platte. Eine derartige ! Anordnung stellt eine optimale Verwendung und damit eine vorteilhafte Anwendung der AW-Platte dar. Im Vergleich mit der Anordnung nach Flg. 2 zeigt sich, daß es unter gewissen Vorraussetzungen sogar möglich ist, ohne speziell ausgebildete Anzeige- oder Bildpunktelektroden auszukommen. Um jedoch im allgemeinen wegen unerwünschter elektrischer oder chemischer Reaktionen zwischen Anzeigemedium und AW-Platte keine nachteiligen Wirkungen in Kauf nehmen zu müssen, 1st es zweckmäßig, auf der Oberfläche der Platte gesonderte Elektroden 12 aus

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trägem Metall, wie z.B. Silber, Platin oder Gold, anzubringen, oder eines dieser Metallmaterialien als Überzug auf einer Haftvermittlungsschicht, wie z.B. Chrom. Das Treibermodul 3 ; ist mittels des Rahmens 13 auf dem Anzeigemodul 2 befestigt. ' Der Rahmen 13 besteht aus zwei Teilen, von denen der eine nahe-f zu alle drei Seiten des Bauelements umfaßt und der andere die ι verbleibende Seite erfaßt. i

Ein speziell bevorzugtes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 gezeigten Struktur ergibt sich durch Anbringen des elektronischen Treiberschaltkreises 4, direkt auf der Unterseite der AW-Platte, die ja gleichzeitig die untere Platte 11 des Anzeigemoduls darstellt. Für diesen Zweck sind Dünnfilmtransistoren besonders geeignet. Die Anschlüße 7 werden zunächst angebracht und dann wird mittels Passivierung- und Aufdampf ungsniederschlags-Schritten, wie in den oben genannten !Artikeln angegeben, die Transistorstruktur hierauf aufgebaut. Diese Verwendung einer AW-Platte anstelle üblicher Verfahrenstechniken führt zu zwei Vorteilen: Es ist weniger aufwendig, idie normalerweise erforderlichen, elektrisch leitenden Durchbohrungsverbindungen in erfindungsgemäßer Weise vorzusehen, als auf übliche Weise und es steht ein größerer Spielraum für die Lageausrichtung der Elektroden 7 und 12 zur Verfügung, da ja, solange eine Überlappung bei einem Elektrodenpaar auch nur eine gutleitende Verbindung durch die AW-Platte hindurch erfaßt, die gewünschte elektrische Verbindung gewährleistet ! ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 besteht die Anzeigevorrichtung

aus einem Anzeigemodul 2 und einem Treibermodul 3, das die ι
!Treiberschaltungsanordnung mit den Anschlüssen 7 enthält. Die

untere Platte des Anzeigemoduls 2 weist in diesem Ausführungs-Ibeispiel eine Platte 15, bestehend aus Glas oder einem anderen geeigneten, festen Isoliermaterial, auf. Den Anzeigeelektroden

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16 auf der Innenfläche der Platte 15 sind leitende Durchbohrungsverbindungen 17 an die Anschlüsse 18 zugeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 7 und 18 erfolgt dabei über eine AW-Platte 20. Die AW-Platte 20 wird mittels eines Rahmens 13 zwischen Anzeigemodul 2 und Treibermodul 3 ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gehalten. Ist eine große Anzahl von engbenachbarten Anschlüssen 7 und 18 vorgesehen, dann ergibt sich dank der Verwendung der AW-Platte 20 noch der Vorteil, daß bessere Möglichkeiten für gute elektrische Kontaktgabe zwischen den Anschlüssen vorliegen, als wenn direkter Druckkontakt angestrebt würde. Wie sich noch bei Betrachtung von Beispielen in Verwendung von AW-Platten ergibt, zeigen sich viele leitende Pfade durch die betreffende AW-Platte bei jedem Anschluß 7 auf. Wie gesagt, es ist lediglich erforderlich, daß nur ein oder zwei der hierdurch gebildet ten Leitungspfade eine gute Verbindung zwischen Anschluß 7 und gegenüberliegendem Anschluß 18 bereitstellen, um eine ausreichend gute elektrische Verbindung zwischen beiden Punkten jzu erhalten. Wie bereits schon im Zusammenhang mit der Anord- _: nung nach Fig. 1 beschrieben, kann auch hier die elektronische Treiberschaltung direkt auf der AW-Platte angebracht sein.

'Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die erfindungsge-

ι maß verwendete AW-Platte enthält Kohlefasern mit einem jeweiligen Durchmesser von 8 um. Ein rechteckiger Rahmen mit ' fester Basis ist vorgesehen, wobei die Kohlefasern sich senk- j ι recht zu dieser Basis erstrecken. Ein Kunstharzpolymer \ !niedriger Viskosität wird zugeführt, wenn die Kohlefasern aus-! gerichtet werden, so daß die im wesentlichen aus Fasern bestehende Masse durch und durch mit Kunstharz getränkt ist. Hat sich das Polymer-Kunstharz gesetzt, dann wird der gesamte Block in dünne Scheiben geschnitten und zwar mit der jeweils gewünschten Dicke von 6 mm, in Längsrichtung der Kohlefasern gemessen. Das Absetzen des Kunstharzes geschieht vorzugsweise

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in Vakuum, wodurch das Imprägnieren der fasrigen Masse durch das Kunstharzpolymer begünstigt wird, da hierbei gleichzeitig Luft und Lösungsbestandteile aus dieser Zusammensetzung entweichen können. Die Schnittflächen werden dann poliert.

Messungen, die senkrecht zur Flächenausdehnung der Scheiben ausgeführt worden sind, zeigen einen Widerstand von etwa 10 Ohm, wohingegen der Widerstand zwischen Punkten gleicher Oberfläche die nur 0,025 mm auseinander liegen, angenähert 10¹³ Ohm beträgt.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden Kupferdrähtchen mit einem jeweiligen Durchmesser von op ©25 cm an ein Ende einer Hohlform gepackt. Ein Polyamid-Kunstharz wird auf etwa 125 ⁰C aufgeheizt, wo seine Viskosität 125 bis 160 cps. beträgt, und dann in diese Hohlform eingefüllt. Als Ergebnis werden dabei die Kupferdrähte durch das Kunstharz voneinander isoliert. Ein Druck von etwa 300 g/cm wird angewendet, wobei die Hohlform auf 17Oi C aufgeheizt und bei dieser Temperatur für zwei Stunden gehalten wird. Nach diesem Zeitabilauf zeigt sich, daß das Kunstharz fest geworden ist. Eine Nachbehandlung geschieht für etwa 5 Stunden, bei einer Temperatur von 210 ⁰C. Anschließend wird dann durch Schneiden eine Anzahl von dünnen Platten bereitgestellt. Das Kunstharz besteht aus Kerimid 353.

Das Volumen derartiger Fasern in der AW-Platte kann bis zu 160% des Gesamtvolumens einer derartigen Platte ausmachen.

Wenn AW-Platten in einem derartigen Verfahrensgang hergestellt sind, ist as schwer, übereinstimmende Resultate zu erhalten, da die Fasern danach streben, sich in Gruppen zusammen zu ballen, so daß die Möglichkeit durchaus besteht, daß in Plattenebene zwischen zwei Punkten Kurzschlüße auftreten können.

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Es sollte deshalb vorzugsweise ein solches Verfahren Anwendung i finden, bei dem gewährleistet ist, daß jede Faser mit Isoliermaterial überzogen wird, bevor sie sich in die Platte ein- \ ordnet. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, daß zunächst , die Fasern mit einem Polymer, wie z.B. einem Polyimid überzogen werden, was bei relativ hoher Temperatur geschieht. Nach ' Aufheizung sind dann die Fasern mit einem Polymer überzogen, das z.B. aus Acryl-Kunstharz oder Polykarbonat-Harz bestehen > kann. Der zweite Weg besteht darin, daß ein derartiger Überzug angebracht wird und die überzogenen Fasern, wie beschrie- : ben, in ein drittes Polymer vorzugsweise Polyimid eingebettet werden, wobei eine Zwischenbehandlungstemperatur Anwendung findet. Wird eine flexible AW-Platte gewünscht, dann läßt i sich Polyurethan als drittes Polymer verwenden. Das eine _; niedrige Behandlungstemperatur besitzende Polymer fließt während der Nachbehandlung aus und wirkt als Klebemittel, um j

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die Fasern miteinander zu verkleben, wobei dann das Hochtemperatur-Behandlungspolymer als isolierender Überzug auf jeder I Faser verbleibt. Anstelle von Kohlefasern lassen sich, wie ge- j sagt, auch entsprechende dünne Metalldrähte wie z.B. Kupfer ' verwenden. Der Schneid- und Poliervorgang zur endgültigen Bereitstellung von AW-Platten erfolgen dann, wie oben beschrieber

Ein Alternatiwerfahren zum überziehen von Fasern oder Drähtchen mit einer Isolation und zur Bildung AW-Platten hieraus, wobei lediglich ein Polymer und zwar ein solches mit hoher Behandlungstemperatur Verwendung findet, besteht darin, jedes Drähtchen mit einem solchen Polymer zu überziehen und speziell so nachzubehandeln, daß das Polymer erweicht, wenn die Behandli ngstemperatur bereits annähernd erreicht ist. Anschließend werden dann die Glasfasern, wie beschrieben, zu einem Block zusammengegossen, indem das gleiche Polymer Anwendung findet. Während der Nachbehandlung erweichen die Überzüge, so daß die Drähtcher miteinander verklebt werden, ohne jedoch Gefahr zu laufen, daß

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sich die jeweilige Isolation von den Drähtchen losen kann; die | Drähtchen bleiben also bei dieser Nachbehandlung voneinander j

I isoliert. I

Anstelle von mit Kohlefasern oder Metallfasern durchzogenen

AW-Platten kann grundsätzlich natürlich auch anisotrop elek- '

trisch leitendes Glas Anwendung finden. Andererseits könnten i

auch leitende Fasern im Glas selbst eingebettet sein. '

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Elektrisch betriebenes Anzeigebauelement, bestehend aus einem Anzeigemodul, in welchem die Anzeige durch wahlweises Anlegen elektrischer Signale an auf der Fläche : angebrachten, mit der Anzeigeelektrode verbundenen Anschlußstellen herbeiführbar 1st, und einer Treiberschaltungsanordnung, die in einer Ebene unterhalb des Anzeigemoduls angebracht ist, mit einer Anzahl von Halbleiterbauelementen, die zur Adressierung der Anzeigeoder Bildpunktelektroden vorgesehen sind und andererseits mit hierzu erforderlichen Steuersignalen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterbauelementen und den Anzeige- oder Bildpunktelektroden über eine elektrisch anisotrope Widerstandsschicht bereitgestellt ist, die in ! Richtung ihrer Ebene elektrisch isolierend und in Richtung ihrer Normalen elektrisch leitend ist. j
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ! die anisotrope Widerstandsschicht dem Anzeigemodul einverleibt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige- oder Bildpunktelektroden auf der , -Oberfläche der elektrisch anisotropen Widerstandsschicht j ι angebracht sind.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige- oder Bildpunktelektroden durch auf der elektrisch anisotropen Widerstandsschicht angebracht4 Metallbeläge dargestellt sind. 1
5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn- ι UK 976 00? "B ÖW2T7Ö 6 0 2

   zeichnet, daß die Treiberschaltungsanordnung auf einem Oberflächenbereich der elektrisch anisotropen Wider- \ Standsschicht angebracht ist.

   Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch anisotrope Widerstandsschicht aus gegenseitig isolierten, elektrisch leitenden Fasern besteht, die senkrecht zur Schichtebene ausgerichtet sind.

   Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fasern aus Kohlefasern bestehen.

   Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch anisotrope Widerstandsschicht auf der der mit den Anzeige- oder Bildpunktelektroden
   versehenen Seite gegenüberliegenden Seite zur Aufnahme der Treiberschaltungsanordnung, bestehend aus elektrischein Bauelementen und/oder monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen vorgesehen ist.

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