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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallzelle mit zwischen Platten aus anorganischem Werkstoff, insbesondere Glas, eingebetteter kristalliner Flüssigkeit, wobei die Platten an ihren Randzonen, vorzugsweise mittels Glaslotes hermetisch miteinander verbunden sind und mindestens eine zwecks Einfüllung der kristallinen Flüssigkeit zunächst freibleibende, nach Fertigstellung hermetisch verschlossene Füll-bzw. Entlüftungsöffnung vorgesehen ist.
Wenn derartige Flüssigkristallzellen einer Erwärmung unterworfen werden, so ist die kristalline Flüssigkeit bestrebt, sich auszudehnen, wodurch auf die Platten ein derart grosser Druck ausgeübt werden kann, dass die Zelle durch Brechen der Platten zerstört oder zumindest undicht wird, was die Zelle unbrauchbar macht.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 296406 ist es bekanntgeworden, diese Gefahr dadurch zu vermeiden, dass die Platten zur Begrenzung der Flüssigkeitsschicht mit Rillen versehen sind, die u. a. bewirken, dass der kristallinen Flüssigkeit bei Erwärmung Platz zur Ausdehnung zur Verfügung steht. Insbesondere bei Flüssigkristallzellen mit dünnen Platten ist deren Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden. Ausserdem verbleibt bei einer auf eine Erwärmung folgenden Abkühlung meist ein Teil der Flüssigkeit in den Rillen, wodurch die Dicke der wirksamen Fläche zwischen den Platten im Laufe der Zeit immer mehr verringert wird. Innerhalb der wirksamen Fläche können im Laufe der Zeit von Flüssigkeit freie Bläschen auftreten, die die Zelle allmählich unbrauchbar machen.
Um die dargelegten Nachteile zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, den Innenraum der Zelle nicht zur Gänze mit kristalliner Flüssigkeit zu füllen, so dass der freibleibende Raum hinreichend Platz für eine Vergrösserung des Volumens der Flüssigkeit bietet. Hier bilden sich aber ebenfalls völlig unkontrollierbar von Flüssigkeit freie Bläschen, die die Flüssigkristallzelle praktisch unbrauchbar machen können.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die dargelegten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäss ist zur Aufnahme von von Flüssigkeit freien Bläschen, insbesondere an der Füll- bzw.
Entlüftungsöffnung ein mit dem wirksamen Raum der Flüssigkristallzelle in Verbindung stehender, von diesem jedoch separierter Kompensationsraum vorgesehen.
Der erfindungsgemäss vorgesehene Kompensationsraum enthält nur teilweise kristalline Flüssigkeit, wohingegen der wirksame Raum der Zelle zur Gänze mit dieser Flüssigkeit gefüllt ist, so dass alleine im Kompensationsraum ein von Flüssigkeit freier Raum gebildet wird, der unveränderlich an dieser Stelle verbleibt, weil der Spiegel der Flüssigkeit innerhalb des Kompensationsraumes unter der Kapillarwirkung stets in diesen hineingezogen wird und so in Abhängigkeit von Temperaturschwankungen im Kompensationsraum spielt. Das unkontrollierte Auftreten von von Flüssigkeit freien Bläschen innerhalb der wirksamen Arbeitsfläche der Zelle wird durch die erfindungsgemässe Massnahme ebenso vermieden, wie die Gefahr von Zerstörungen durch Erwärmung der Zelle.
Wird die Zelle nur mit einer Füllöffnung versehen, so erfolgt das Einfüllen der Flüssigkeit unter Vakuum, wodurch eine völlig gleichmässige Verteilung derselben erreicht werden kann. Soll das Einfüllen nicht unter Vakuum erfolgen, so wird zweckmässig eine zweite, als Entlüftungsöffnung wirkende Öffnung vorgesehen, die bei rechteckigen oder quadratischen Zellen der Füllöffnung diagonal gegenüberliegt.
Obwohl der Kompensationsraum zweckmässig an der Füll- und bzw. oder einer Entlüftungsöffnung angeordnet ist, kann er auch an einer andern, die wirksame Fläche der Zelle nicht störenden Stelle angeordnet werden.
Vorteilhafterweise ist der Kompensationsraum durch eine das Innere der Flüssigkristallzelle mit aussen verbindende Durchbrechung der die Randzonen hermetisch miteinander verbindenden Schicht, insbesondere aus Glaslot, gebildet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Ausführungsbeispiel mit einer an einer Schmalstirnseite angeordneten Öffnung, Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einer an einer Ecke angeordneten Öffnung nd Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich der Kompensationsraum an einer andem Stelle als die Füllöffnung befindet.
In allen Ausführungsbeispielen sind die für den Betrieb der Flüssigkristallzellen erforderlichen Elektroden, die im allgemeinen als Dünnschichtelektroden ausgebildet werden, nicht dargestellt, da diese für die Erfindung nicht wesentlich sind.
Wie aus den Fig. l und 2 ersichtlich ist, besteht die dargestellte Flüssigkristallzelle aus zwei Platten --1, 2--, die durch eine entlang der Ränder verlaufende Lotglasschicht-3-, an deren Stelle auch eine Kunststoffschicht, keramische Schicht od. dgl. treten kann, in einem Abstand in der Grössenordnung von 100 bis lOm voneinander distanziert sind. Diese Lotglasschicht-3-ist durch eine Füllöffnung - 4-- unterbrochen, durch die bei der Herstellung der Flüssigkristallzelle die kristalline Flüssigkeit -5- in den Raum zwischen der Grundplatte-l--und der Deckplatte --2-- eingebracht werden kann.
Die stirnseitigen Flächen der Platte der Platte-2-und der Lotglasschicht-3-weisen die Füllöffnung --4-- umgebend eine eingebrannte Metallisierung--6--auf, auf die nach Fertigstellung der Flüssigkristallzelle zum
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Die Füllung der Flüssigkristallzelle mit der kristallinen Flüssigkeit --5-- erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel unter einem Vakuum von beispielsweise 10-3 mm-Hg. Um zu vermeiden, dass im Falle der Erwärmung der verschlossenen Flüssigkristallzelle diese durch einen unter der Ausdehnung der kristallinen Flüssigkeit herbeigeführten übermässigen Druck zerstört wird, wird der zwischen der Platte --1-- und der Deckplatte--2--liegende Raum nicht zur Gänze mit kristalliner Flüssigkeit--5--gefüllt. Um nun den von kristalliner Flüssigkeit --5-- freien Raumteil an einer nicht störenden Stelle zu lokalisieren, ist an der Füllöffnung --4-- ein Kompensationsraum --10-- vorgesehen, der bei diesem Beispiel einen sich nach aussen verjüngenden Querschnitt aufweist,
wobei an die Lotglasschicht--3-eine Trennwand--8-- angesetzt ist, die zusammen mit dem an der einen Stirnseite liegenden Lotglasrand-9--, der Grundplatte - und der Deckplatte --2-- den Kompensationsraum --10-- bildet, der bei gefüllter Flüssigkristallzelle teilweise frei von kristalliner Flüssigkeit bleibt.
Ist nun die Flüssigkristallzelle nach Fertigstellung zur Gänze hermetisch verschlossen, so reicht die
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Kompensationsraum--10--zur Verfügung, wobei z. B. das strichliert dargestellte Niveau --12-- erreicht wird. Bei Abkühlung hingegen stellt sich beispielsweise das Niveau --13-- ein.
Der relativ luftleere Kompensationsraum ermöglicht es der kristallinen Flüssigkeit, sich ohne wesentliche Veränderung des Innendruckes unter dem Einfluss von Temperaturveränderungen frei auszudehnen und zusammenzuziehen, ohne dass die Gefahr einer Zerstörung der Flüssigkristallzelle besteht. Ausserdem ist der Kompensationsraum --10-- an der Füllöffnung lokalisiert, so dass ein unkontrolliertes Wandern des von Flüssigkeit nicht erfüllten Raumes mit Sicherheit vermieden wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Füllöffnung--14--und eine Entlüftungsöffnung --15-- vorgesehen, so dass die Möglichkeit besteht, die kristalline Flüssigkeit-5--unter Druck oder durch Kapillarwirkung einfliessen zu lassen. Hier ist sowohl die Füllöffnung --14-- als auch die Entlüftungsöffnung --15-- mit gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet, wobei die beiden stirnseitigen Lotglasränder --16, 17-- breiter ausgeführt sind als die Lotglasränder an den Längsseiten. Die Flüssigkeit --5-- reicht bis zu den Niveaus-20, 21--.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden durch den Lotglasrand
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Kompensationsräume--22, 23--geschaffen,Niveau --20, 21-- temperaturabhänglg spielen kann, wobei die von kristalliner Flüssigkeit freien Raumteile in diesen Kompensationsräumen --22, 23-- lokalisiert sind.
Soll die Flüssigkristallzelle nach Fig. 3 unter Vakuum gefüllt werden, so kann die Entlüftungsöffnung --15-- fortgelassen werden.
Eine weitere, unter Vakuum zu füllende Flüssigkristallzelle ist in Fig. 4 dargestellt, bei der die Lotglasschicht --3-- nur an einer Schmalseite der Zelle in Form des Lotglasrandes --24-- breiter
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--5-- einNiveau --26, 27, 28--einnehmen kann. Auch hier ist die Füllöffnung --4-- durch ein auf eine eingebrannte Metallisierung--6--aufgelötetesMetallplättchen--7--verschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Füllöffnung--4-- an einer Ecke der rechteckigen Flüssigkristallzelle angeordnet, wobei der Kompensationsraum--29--dadurch gebildet ist, dass sich von der Lotglasschicht--3--eine schräg verlaufende Wand--33--in das Zelleninnere erstreckt, wobei sich der Querschnitt des Kompensationsraumes --29-- gegen die Füllöffnung hin erweitert.
In Fig. 6 ist schliesslich ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sich der Kompensationsraum-30--
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--4--, sondernkristalline Flüssigkeit --5-- befindet, anderseits durch die Innenseite des Lotglasrandes-31-und eine Trennwand --32-- gebildet, durch die ein Kompensationsraum --30-- geschaffen wird, dessen Querschnitt in der Bewegungsrichtung des Flüssigkeitsspiegels wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 konstant ist.
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