DE3904029C2

DE3904029C2 -

Info

Publication number: DE3904029C2
Application number: DE3904029A
Authority: DE
Inventors: Tsunemitsu Iwaki Fukushima Jp 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: 1990-05-10
Also published as: DE3904029A1; JPH01205122A; US4904059A; KR890013507A

Description

Die DE-28 52 395 A1 zeigt ein Flüssigkristallanzeigeelement, das wie die meisten derartigen Anzeigeelemente auf zwei Glas substraten Elektroden trägt, zwischen denen sich Flüssigkri stallmaterial befindet, wobei zusätzlich auf den Elektroden Belegungsschichten ausgebildet sind. Speziell geht es bei den Belegungsschichten nach der DE-28 52 395 A1 darum, die Schich ten nach einem speziellen einfachen Verfahren aufzubringen.

Die Belegungsschichten haben den Zweck, durch geeignete Aus wahl von Schichtdicke und Brechungsindices zu verhindern, daß bei im Ruhezustand befindlichem Anzeigeelement die Elektroden strukturen sichtbar sind.

Auch bei der vorliegenden Erfindung geht es um dieses Problem.

In der genannten Druckschrift ist angegeben, daß für die heute bekannten flüssigkristallinen Substanzen und den üblicherweise verwendeten Elektrodenleitschichten die Belegungsschichten der Elektroden einen Brechungsindex von 1,5 und 2,2 aufweisen sol len, wobei die Dicke der Belegungsschicht auf praktischen Grün den im Bereich zwischen 50 und 200 nm liegen muß (Seite 6 der Druckschrift). Bei dem in der genannten Druckschrift beschrie benen Anzeigeelement wird eine Lösung gesucht, die Elektroden strukturen insbesondere in solchen Bauelementen weniger sicht bar werden zu lassen, in welchen die Elektroden von einer elek trisch isolierenden Schutzschicht überdeckt sind. Das Problem dieser isolierenden Schutzschichten ist darin zu sehen, daß die optischen Konstanten (Brechungsindex, Schichtdicke) der Schutzschichten aus technologischen Gründen nicht beliebig veränderbar sind.

Kaum Berücksichtigung findet im Stand der Technik zur Lösung des genannten Problems die Beziehung zwischen dem Brechungsin dex des Elektrodenmaterials und den Brechungsindices der bei den voneinander beabstandeten isolierten Schichten.

In der DE 29 49 837 A1 ist eine Flüssigkristallzelle beschrie ben, in der ebenfalls auf den Elektroden eine Isolierschicht angeordnet ist, dort ist die Isolierschicht gleichzeitig als Ausrichtschicht ausgebildet. Probleme bei den Ausrichtschich ten ergeben sich insoweit, als deren Behandlung (Reibbehand lung) zu Aufladungen führen kann, die Stromflüsse in den Elek troden bewirken, deren Stärke so hoch ist, daß es zu uner wünschten Überhitzungen der Elektroden bzw. der Elektroden leitungen kommen kann.

In der DE 29 34 336 ist eine Flüssigkristallzelle beschrie ben, bei der ebenfalls auf den Elektroden zunächst eine Ver bindungs- und Haftschicht und darüber eine Ausrichtschicht angebracht ist. Dort geht es jedoch vornehmlich um das Problem, die mit der Zeit fortschreitende Auflösung der Ausrichtungs schichten zu vermeiden. Hinsichtlich der Brechungsindices des einzelnen Schichten ist in der gnannten Druckschrift nichts ausgesagt.

In der DE 25 33 705 ist eine Flüssigkristallzelle beschrie ben, bei der Probleme vermieden werden sollen, die durch das Reiben oder Schleifen der Ausrichtungsschichten entste hen. Weiterhin soll dem Problem der chemischen Zerstörung einzelner Schichten entgegengewirkt werden. Dazu ist vorge sehen, die Elektroden mit einer Schicht aus Siliziumdioxid und einer weiteren Schicht aus Siliziumoxid zu überziehen. Hinsichtlich der Brechungsindices der einzelnen Schichten ist nichts ausgesagt.

Bei der Flüssigkristallzelle nach der oben erwähnten DE 29 49 837, die eine kombinierte Isolier-Ausrichtungsschicht vorschlägt, ist als Maßnahme zur Entspiegelung der Elektro den vorgeschlagen, daß die Isolierschicht einen Brechungs index aufweist, der der Quadratwurzel aus dem Brechungsin dex des Elektrodenmaterials und dem Brechungsindex des Flüs sigkristalls entspricht.

Im Stand der Technik finden sich also mehrere Vorschläge, die darauf abzielen, die Struktur der Elektroden weniger deutlich in Erscheinung treten zu lassen.

Auch die vorliegende Erfindung zielt in diese Richtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssigkristallanzeige element der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem

- eine fehlerhafte Ausrichtung aufgrund elektrostatischer Einflüsse verhindert ist,
- die transparenten Elektroden von außen nicht sichtbar sind, wenn keine Spannung anliegt, und
- das Auftreten einer "Berührung" zwischen der oberen und der unteren Elektrode wirksam verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfin dung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

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 elektrischen Isolationswiderstand, 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 in gestrichelter 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

Flüssigkristallanzeigeelement, umfassend:
- - ein Paar Glassubstrate (1, 2),
- - ein Paar aufeinander zugewandeten Seiten der Glassubstra te (1, 2) befindliche transparente Elektroden (5, 6),
- - Belegungsschichten (7, 11, 8, 12) auf jeder der Elektro den (5, 6), und
- - ein in dem Raum zwischen den Belegungsschichten befind liches Flüssigkristallmaterial (9),
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - die Belegungsschichten beinhalten:
  - - eine erste, aus einem monokristallinen Zirkoniumdioxid hergestellte isolierende Schicht (11) mit einem größeren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden (5, 6),
  - - eine erste, der einen transparenten Elektrode (5, 6) zu geordnete Ausrichtungsschicht (7) auf der ersten isolie renden Schicht (11),
  - - eine zweite, aus einem monokristallinen Siliziumdioxid hergestellte, isolierende Schicht (12) mit einem kleineren Brechungsindex als dem der transparenten Elektroden (5, 6) und
  - - eine zweite, der anderen Elektrode (5) zugeordnete Aus richtungsschicht (8) auf der zweiten isolierenden Schicht (12), und
- - der Mittelwert aus dem Brechungsindex der ersten isolie renden Schicht (11) und dem Brechungsindex der zweiten isolierenden Schicht (12) ist im wesentlichen gleich dem Brechungsindex der transparenten Elektroden (5, 6).