CN1140339A - 包括由密封框架隔离的两个平行板或基底的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括第一和第二平行柔性基底的电池，在两基底之间装有一层敏感材料，所说敏感材料通过密封框架与大气隔绝，该密封框架以密封方式与所说基底的外缘部分相连，其特征在于在相对于第二基底的表面上至少第一基底包括至少一个第一连续圆周凹槽，至少一部分所说密封框架延伸进凹槽，密封框架的横截面是一面积的倍数，等于所说宽度乘以所说间距的结果，在任何点的密封框架厚度大于或等于所说间距。
Description
本发明涉及包括由密封框架连接的两个平行板或基底的电池，尤其涉及具有柔性玻璃或塑料基底的电池。
此类型电池特别是用于制造液晶显示装置并且用于从太阳辐射产生能量。
在液晶显示电池中，液晶薄片位于通常由薄玻璃的两板之间，并且电极设置在与另一基底相对的每个基底面上。这些板通过位于所述板周围的密封框架相互连接。由粘合剂形成宽度约为0.5mm的密封框架确保了电池板的附着力及它们之间的间距(约5至10μm)，限定了密封液晶薄片的密封室，并且保证了两板的电极之间能可靠的电绝缘。两基底之间的间距确定了液晶薄片的体积、光的传输性能、接通速度和电池的工作电压，在这种意义上，上述的小间距对于电池的力学性能和效率性能是必不可少的。为了得到具有低工作电压和高传输电平的高接通速度的电池，尤其要保持间距尽可能的小。
这些电池的某些应用，例如钢盔的各种传输观察孔，要求使用包括柔性板或基底的电池。这些柔性基底通常由小厚度的塑性材料制成的板形成，例如聚碳酸脂，也就是说厚度在1和1.5mm之间。
这种类型电池存在使用和制造两方面的许多问题。
已注意到经常出现密封框从基底剥离，使基底相互分离，特别是在电池的拐角区域，剥离导致电池不可挽回的破坏。例如当批量生产、通过机械切割片材形成基底、在电池元件分离期间，或当电池机械压入实现与连接装置的电连接时，或当通过滚压电极粘接到电池时，密封框架承受大的机械应力，出现这类现象。通过把粘合剂的小接触表面和基底结合在一起，以及基底的柔性，相对于″刚性″电池，柔性在密封框架上引起的附加机械应力来说明剥离现象。
对剥离问题的解决方法在于增加密封框的宽度以获得满意的抗剥离性。然而，实验表明为了获得满意的抗剥离性，密封框架宽度(通常约为1.5mm)至少是原来的20倍。此方案自然是难以接受的，它导致了电池活性表面相对于总表面的大大减小。
从专利申请JP 5072540已经知道了一种包括两个基底的液晶显示装置，该基底通过具有提高基底抗剥离性的结构的密封框架相互连接。根据此文献，有机材料的有色滤光片位于基底和密封框架之间，有色滤光片材料包括密封框架放进的凹部分，以增加密封框架和所述基底之间的接触表面。然而，密封框架的体积实际仍是恒定的，并且附着力的增加没有改进，所以存在着破坏密封框架材料的附着力的巨大危险，尤其是在上述申请的框架内。
文献JP4020929公开了与文献5072540不同的另一方案。根据此文献，在第一基底的外圆周表面设有象框架的深度1μm的凹槽和凸起。形成密封框架的材料沉积在第一基底上的凹槽和凸起区域。第二基底以同样方式形成，位于第一基底上面，使第一基底的凹槽部分面对第二基底的凸起部分并且对第二基底施加压力，借助于直径6mm滚珠形状的隔板，两基底间的间距保持恒定。考虑设在基底的凹槽小的深度，本文献的教导仅构成增加与基底接触的密封框架材料的表面。结果，根据此结构密封框架的附着力未增加并且存在文献JP 5072540公开电池的同样缺点。
专利申请JP 61057927公开了一种包括通过密封框架连接在一起的两个基底的液晶显示电池。根据此文献，通过把密封框架材料延伸到通孔中，两基底之间的附着力加强了，通孔以等间距设在一个或两上基底上。它的主要缺点是仅局部增强了附着力，在孔之间存在着薄弱附着力区域。而且，特别是制造电池要求的各层沉积期间包括孔的基底制备存在缺陷。
另一方案由增加密封框架厚度构成，然而，这将导致具有上述结果的两基底之间的间距相应增加。
在这类型电池的制造期间出现的另一问题在于在基底组装前，当粘合剂沉积形成密封框架时，难以控制粘合剂的厚度。约0.1μm的基底之间的间距偏差在电池表面产生肉眼可见的缺陷，特别是靠近密封框架。不能控制密封框架厚度对电池显示性能不利。
具有柔性基底的电池存在许多可靠性问题，需要降低和排除。
本发明的主要目的是提供一种包括通过密封框架连接的两个板或基底的电池，以克服现有技术的缺点，该密封框架组装简单且经济，并且当电池承受常规的使用应力时，极大降低和排除了由基底剥离引起破坏的危险，不用改变电池的工作容量，尤其是不用增加两基底之间的间距和不用降低电池的活性表面，就能实现这些目的。
本发明涉及包括第一和第二平行柔性基底的电池，第一、二基底设在预定间距并相互分离，在它们的相对面上装有电极，在两基底之间装有一层敏感材料，当电压加在电极上时，该敏感材料能改变物理性能，尤其是光学性能，或者由于压力或通过基底之一的辐射作用，该敏感材料的电学性能改变，通过密封框架该敏感材料与大气隔绝，该密封框架以密封方式与所述基底的外缘部分相连，所说密封框架有一并行于基底的宽度，其特征在于在相对于第二基底的表面上至少第一基底包括至少一个第一连续圆周凹槽，至少一部分所述密封框架伸进凹槽，密封框架的横截面是一面积的倍数，等于所说宽度乘以所说间距的结果，在任何点的密封框架厚度大于或等于所说间距。
由于这些特征的结果，不用增加密封框架的宽度或两基底间的间距，不仅极大增加了基底与粘合剂的接触表面和基底的抗剥离性，而且增加了整个电池外缘上两基底之间的粘合剂体积。这也有助于降低活性材料泄漏的危险。本发明的电池结构也有利于排除现有技术中为形成密封框架必须精确控制非常小的体积的粘合剂的沉积，这是由于沉积在凹槽或几个凹槽的底上的粘合剂体积更大并且在渗入电池活性区域前有非常大的可扩展体积。
根据本发明的有利特征，在密封框架确定的内部区域里并且在两基底之间，电池包括分隔器，该分隔器确定两基底之间的间距。
两基底间的精确间距由分隔器的尺寸确定，该分隔器可以是滚珠型或纤维板。
借助示意图通过阅读下面实施例的详细描述本发明的其它优点和特性，将更为清楚，并且附图中的例子是非限制性的。
—图1至7是与本发明相应的电池的不同实施例的局部横截面图，和
—图8是图2所示电池的一个基底的顶视图。
下面将详细描述应用于液晶显示电池的本发明密封框架，但是很清楚，本发明不局限于此应用，本发明的原理可应用于其它类型的电池，例如，从太阳辐射产生电能的电池。
首先参见图1，本发明液晶显示电池的第一个实施例用数字1来表示。
图中的横截面仅表示电池1的圆周部分，以公知方式电池1包括一个上基底2和一个下基底4，基底2和4由象聚碳酸酯的柔性材料制成，例如塑料。
上基底2和下基底4通过密封框架6连接，密封框架6由例如可聚合的粘合剂形成。密封框架沿基底2和4的边缘形成一闭合回路并且确定了电池1的活性区域。密封框架6以密封方式与基底2和4相连，并与后者形成了一个密封容器，液晶薄片8密封于其中。基底2和4的相对面10，12上分别装有具有预定外形的上电极14和下电极16。电极由导电材料制成，例如″ITO″透明导电材料(铟和锡氧化物)。电极14和16以本领域技术人员公知方式分别与电池工作所必须的外部接头相连(未示出)。
另外，电池1包括隔离器E，隔离器E成滚珠型或纤维板，设在电池活性区域两基底之间，所说隔离器在基底2和4装配前放好，确定基底相对面10和12之间的间距。
我们已注意到附图未反映不同电池元件的精确厚度，为更清楚起见，厚度被极大的夸张。为更清楚了解，相对面10和12间的距离的数量级为5至10μm，基底2和4的厚度的数量级为1至1.5mm。
根据本发明的第一实施例并参见图1和8，下基底4包括蚀刻表面12和连续圆周凹槽18，密封框架6穿入该凹槽18，同时上基底2在面对凹槽18的区域是一平面。
凹槽18最好具有正倾斜侧壁20，或换句话说向外扩张。壁20的向外扩张使粘合剂在基底装配期间向预定方向流动并且限制了收缩效应，收缩效应使粘合剂迅速移动到凹槽侧以及特别是移动到活性区域内或在基底2.4装配期间甚至移向电池里面。凹槽底22的外形可以是任何形状。
已注意到形成密封框架的材料未充满整个凹槽并且不会溢出凹槽侧面。
凹槽的宽度最好基本上等于现有技术的电池的密封框架宽度，但是需要的话，如以适当方式增加凹槽深度，凹槽宽度能更小。作为例子，凹槽的宽度最好是在0.5和1mm之间并且凹槽深度是在0.15和0.2mm之间。
在任何情况下，根据本发明的特征，密封框架的横截部分S是一面积值A的倍数，较好为大于或等于2并且最好在5和7之间，面积值A等于密封框架的宽度L与基底间间距E相乘的结果，在任何处的密封框架的厚度大于或等于所说间距。
在如图1所示实例的框架中，对于电池，两基底间间距为5μm，框架宽度约500μm，凹槽深度P约为150μm，得到的横截部分S为7，500μm2，相当于面积A＝L×E＝500×5＝2，500μm2的三倍。
凹槽使与基底接触的密封框架表面增加，因而增加了基底与框架的附着力。凹槽也能增加密封框架体积，因而两基底间的粘合强度增加。这两种增加不影响密封框架的宽度。
根据本发明的优良特性，用氧或氮等离子体，或用四氟化碳和氧的混合物处理凹槽18的侧壁20和底22，以增加它们的可润湿性并且在基底装配期间使粘合剂沿侧壁和底的表面容易流动。
当用塑性材料制成的基底时，可用注模法直接获得凹槽18，或者当用玻璃基底时，可用传统蚀刻法得到凹槽18。
图2至8表示本发明电池的其它实施例，与图1中描述的相同元件用同样的数字表示。
具体地，图2表示图1所示电池的另一实施例，其中上基底2也包括一个凹槽18，凹槽18与设在下基底4中的相同，并且两者设置成基本相对。所以，当装配基底时，每个基底的凹槽分别定义一个通道C，密封框架6穿入通道C。
本实施例可得到基底2和4与形成密封框架6的粘合剂的接触表面，该接触表面比第一实施例大约2倍，当然增加了基底装配强度。
顺便说明，通过简单沉积适量粘合剂在基底2和4中的一个的凹槽18中并把一个基底放在另一个上面就能完成上述实施例的基底2和4的装配，同时，在图2所示实施例中确保凹槽基本上面对着预先装在一个基底上的隔离器。
参见图3，表示第二实施例，其中上基底与图1电池所示上基底相同，下基底4包括两个有基本并行周线的连续圆周凹槽18。在本实施例中，凹槽18由平面部分或表面12的窄条24相互隔开，窄条24与基底4的表面12基本在同一平面。如图所示，在这种情况下，密封框架6插在凹槽18和窄条24与上基底表面10的相对部分所确定的空间中。
为了确保稳固的基底装配，密封框架6最好在这些空间中连续扩展并完全充满它们。
应该注意，在有利的方式中，凹槽18和窄条24有基本相同的宽度，并且凹槽和窄条的各宽度之和最好约等于现有技术的电池密封框架的宽度。
图4表示所示电池的另一实施例，其中上基底2与下基底4相同并包括两上凹槽18，凹槽18分别设置成基本上与下基底4的凹槽相对。当装配基底2和4时，上、下基底的两对凹槽18确定了两通道C1和C2。密封框架6贯穿通道C1和C2。
这一实施例使基底和密封框架的接触表面以及基底装配强度进一步增强而不必增加密封框架6的宽度。
在图3和4的实施例中，根据具体情况，最好由沉积适量粘合剂在一个或两个基底的窄条24上来完成装配并且基底通常彼此相对，同时，就图4所描述的实施例而言，确保了凹槽基本相对，当然隔离器E预先设在两基底之一上。一旦装配基底2和4，粘合剂就充满凹槽18限定的整个容积。
图5表示本发明的第三个实施例，其中上基底2和图1所示的上基底2相同而下基底4包括三个相邻的连续圆周凹槽18，凹槽18有各自基本并行的外形。这些凹槽18有相同的纵向横截面并且通过具有三角形槽截面的棱26相互隔开。
图6是图5的实施例的变形，其中上基底2和下基底4相同，上基底2的凹槽18设成基本上与下基底4的凹槽相对。
除粘合剂沉积在中心凹槽或凹槽外，图5和6的实施例的基底2和4的装配与图3和图4的说明相同。
显然为了获得最佳强度的基底装配，形成密封框架6的粘合剂的体积必须充满凹槽18确定的整个容积，然而不会溢进电池的活性表面。
图7表示本发明的第4个实施例，其中基底2和4每个包括两个重合的连续圆周凹槽18，28，较浅凹槽28比较深凹槽18有更大宽度，基底2的凹槽设置成面对另一基底4的凹槽18，28。
象其它实施例一样，密封框架6伸入凹槽18，28。以有利方式，凹槽28产生的附加容积构成了一个扩张容积，如果需要的话，在基底2和4装配期间，形成密封框架6的粘合剂的余量可流入该扩张容积中。即使过多体积的粘合剂沉积在凹槽18中，也能防止粘合剂污染活性区域。
应该注意，图2至7所示的实施例以有利方式提供了基底2和4与形成密封框架6的粘合剂的大接触表面。
理想地，对于已描述的各实施例，沉积在一个和/或两上凹槽18中的粘合剂的总体积由如下方式决定：一旦装配基底，凹槽18的容积被完全充满，而粘合剂不溢进电池1的活性区域。
Claims (14)
1.一种包括第一和第二平行柔性基底的电池，第一、二基底设在预定间距并相互分离，在它们的相对面上装有电极，在两基底之间装有一层敏感材料，当电压加在电极上时，该敏感材料能改变物理性能，尤其是光学性能能发生变化，或者由于压力或通过基底之一的辐射作用，敏感材料的电学性能改变，所说敏感材料通过密封框架与大气隔绝，该密封框架以密封方式与所述基底的外缘部分相连，所说密封框架有一平行于基底的宽度，其特征在于在相对于第二基底的表面上至少第一基底包括至少一个第一连续圆周凹槽，至少一部分所述密封框架伸进凹槽，密封框架的横截面是一面积的倍数，等于所说宽度乘以所说间距的结果，在任何点的密封框架厚度大于或等于所说间距。
2.如权利要求1的电池，其特征在于所说倍数大于或等于2，最好在5和7之间。
3.如权利要求1的电池，其特征在于它在由密封框架和两基底之间确定的内部区域中包括有分隔器，该分隔器确定基底的相对表面之间的间距。
4.根据权利要求1至3中任何一个的电池，其特征在于第一基底包括至少一个平行于第一凹槽的至少一个第二连续圆周凹槽，所说第二凹槽设在相邻于所说第一凹槽，所说密封框架的一部分延伸进所说第二凹槽。
5.根据权利要求1至3中任何一个的电池，其特征在于第一基底包括一个第二连续圆周凹槽，其宽度大于第一凹槽宽度并且位于所说第一凹槽上面，所说密封框架的一部分延伸进所说第二凹槽。
6.如权利要求1至3中任何一个的电池，其特征在于第二基底包括一个凹槽，该凹槽基本上与所说第一凹槽相对，并且至少所说密封框架的一部分延伸进该凹槽。
7.如权利要求4的电池，其特征在于第二基底包括至少两凹槽，它们分别设置成基本上与所说至少第一、二凹槽相对，并且至少所说密封框架的一部分延伸进它们。
8.如权利要求5的电池，其特征在于第二基底包括两个重合连续圆周凹槽，其中一凹槽宽度大于另一凹槽，这两凹槽与所说第一、第二凹槽相对，所说密封框架的一部分延伸进这两凹槽。
9.如前面权利要求中的任何一个的电池，其特征在于凹槽或多个凹槽包括正倾斜侧壁。
10.如前面权利要求中的任何一个的电池，其特征在于用氧、氮或CF4O2等离子体处理凹槽的内壁。
11.如前面权利要求中的任何一个的电池，其特征在于凹槽深度在0.15和0.2mm之间。
12.如前面权利要求中任何一个的电池，其特征在于基底的相对表面之间的间距在5和12μm之间。
13.如前面权利要求中的任何一个的电池，其特征在于基底的厚度在0.8和2mm之间并且最好在1和1.5mm之间。
14.如前面权利要求中的任何一个的电池，其特征在于密封框架的宽度在0.5和10mm之间。
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