DD270602A1 - Vorrichtung zum stroemungsgeschwindigkeitsgesteuerten einbringen von fluessigkristall in grossflaechige displays - Google Patents

Abstract

Es wird eine universell einsetzbare Vorrichtung zum Einbringen von Fluessigkristall in grossflaechige Informationsdisplays beschrieben, die bei minimaler Belastung der Orientierungsschicht durch den einstroemenden Fluessigkristall ein rationelles Fuellen bei reduzierter Fuellzeit und einem Minimum an Fluessigkristallverlust ermoeglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass zwischen einer Traegerplatte und einer flexiblen, zumindest lokal begrenzt Fluessigkristall durchlaessigen Schicht eine Mehrzahl von, aus formveraenderlichen Begrenzungselementen gebildeten, Fluessigkristallspeicherkammern angeordnet sind. Die Fluessigkristallspeicherkammern sind durch steuerbare maximale Speichervolumina sowie durch einen steuerbaren Kammerinnendruck gekennzeichnet.

Description

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Titel der Erfindung

Vorrichtung zum strömungsgeschwindigkeitsgesteuerten Einbringen von Flüssigkristall in großflächige Informationsdieplays

Anwendungegebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum strömungsgeschwindigkeitsgedteuerten Einbringen von Flüssigkristall in großflächige Infcrmationsdisplays, welche ein oder mehrere Einfüllöffnungen aufweisen·

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Einbringen von Flüssigkristall in insbesondere großflächige Informationsdisplays sind eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen bekannt

In der OP-PS 61-25130 wird zur Verkürzung der Einfüllzeit und zur Vergrößerung der aktiven Fläche ein Display-Element beschrieben, bei dom als Einfüllöffnung die gesamte Schmalseite des Displays-Elementes verwendet wird. Auf einem ähnlichen Grundgedanken basiert die in der OP-PS 61-4522.5 beschriebene Variante. Hierbei ist eine große Einfüllöffnung durch eine in ihrem Inneren angeordnete Mehrzahl von Barrieren in eine Anzahl äquivalenter separater Füllöffnungen geteilt. Beide Varianten haben den Nachteil, daß mit der Vergrößerung der Einfüllöffnung, also des später abzudichtenden Bereiches, das Risiko der Eindiffusion von atmosphärischen Verunreinigungen wächst und somit die Lebensdauer der Bauelemente negativ beeinflußt. Infolge der relativ großen Einfüllöffnung und der damit verbundenen hohen, nicht regulierbaren Einetrömgeschwindigkeit des Flüssigkristalle kommt es zur teilweisen Zerstörung der Orientierungsschicht·

Weiterhin bekannt ist ein Verfahren gemäß OP-PS 60-97321, bei dem Displays unter Anwendung von Ultraschall gefüllt werden. Derartig gefüllte Displays weisen auf der der Einfüllöffnung gegenüberliegenden Seite mindestens eine zweite öffnung auf, durch die otwaige beim Füllprozeß entstehende Blasen entweichen können. Neben mehreren zu verschließenden Öffnungen am

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Display selbst ist dieser Füllprozeß durch einen hohen Flüseigkristallverlust gekennzeichnet, da auf Grund der Ultraschallwirkung beim Eintauchen der zu füllenden Displays in den Flüssigkristall eine starke seitliche Benetzung der Scheibenverbände auftritt. In der DE-OS 35 32 486 und der DP-PS 60-230 636 werden Verfahren zur Displayherstellung beschrieben, bei denen der Flüssigkristall in den durch einen Abstandsrahmen begrenzten Bereich auf einem ersten Substrat aufgebracht wird, bevor dieses mit einem zweiten Substrat zum eigentlichen Display komplettiert wird· Während gemäß OP-PS 60-230 636 eine definierte Menge von mit Spacer versetztem Flüssigkristall auf ein vorgewärmtes Substrat getropft und anschließend ein zweites Substrat im Vakuum unter Druckeinwirkung aufgebracht wird, erfolgt gemäß DE-OS 35 32 486 der Flüssigkristallauftrag rjurch einen Druckprozeß· Der Flüssigkristall muß dabei zuvor auf eine Temperatur gekühlt werden, bei der er eine zum Drucken ausreichende Viskosität aufweist· Neben dem hohen apparativen Aufwand, resultierend aus dem im Vakuum zu erfolgenden automatischen Montageprozeß, sind beida Verfahren auf Grund der geringen Produktivität für die Massenproduktion ungeeignet· Nach der Lehre der OP-PS 61-7820 wird zur Reduzierung der Einfüllzeit und zur Verhinderung der Blasenbildung ein so-* genanntes Blasen-Reservoir vorgesehen» Dabei handelt es sich um einen vom eigentlichen Bauelement abgetrennten, njr über eine öffnung im Siegelrahmen mit dem aktiven Display-Bereich verbundenen Bereich, der später vollständig abgetrennt wird· Um einen möglichst gleichmäßigen Substratabstand über gröseere Flächenbereiche zu gewährleisten, werden großflächige Informationsdisplays, insbesondere für die Automobilindustrie nach dem Unterdruckprinzip gefertigt» Der zuvor evakuierte Raum des Displays ist dabei nicht vollständig mit Flüssigkri* stall gefüllt, so daß der Druck im Inneren des Displays wesentlich kleiner ist als der Umgebungsdruck· Zu diesem Zweck wird in der DE-OS 33 43 746 ausgeführt, das Bauelement erst vollständig über ein Einfüllröhrchen zu füllen und anschließend eine bestimmte Menge an Flüssigkristall wieder abzupumpen, um den festen Sitz des zweiten Substrates auf den Abstandhaltern zu bewirken·

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Bei der in der OE-OS 35 ?9 581 beschriebenen Variant3 Lefindet sich im Bauelement ein speziell gestalteter Uncerdruckraum, der während des Tauchfüllprozeeses nicht vom Flüssigkristall ausgefüllt wird, so daß das Bauelement einer ausreichenden Kompressionskraft unterliegt« Neben den unrentablen Füllmethoden kann es bei nach dem Unterdruckprinzip gefertigten Bauelementen infolge starker Temperaturschwankungen zur unkontrollierten Vakuumblasenbildung kommen· _λ -_Λ -,

P.4P,

Aus der DD-PS ... A^A P.4P, ·..··«.. .

-5 ist eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Füllen einer Vielzahl von Flüssigkristallanzeigeeinheiten bekannt, die unter Verwendung eines speziell gestalteten großflächigen Speichersystems ein rationelles Füllen mit einem Minimum an Flüssigkristallverlust ermöglicht. Beim Füllen von großflächigen Informationsdisplays, deren Zellvolumen beispielsweise das fünfzigfache Volumen einer üblichen Flüssigkristallanzeigeeinheit betragen kann, sind der Steighöhe durch die Kapillarwirkung physikalische Grenzen gesetzt, die die Füllzeiten in für die Massenproduktion unrentable Dimensionen ansteigen läßt. Auf Grund der Größe des evakuierten Display-Volumens strömt der Flüssigkristall zu Beginn des Füllprozesses beim Belüften des Rezipienten mit sehr hoher Geschwindigkeit bis auf eine technologisch bedingte Füllhöhe ein. Hierbei kann es bereits zu Störungen an der Orientierungsschicht kommen.

Ziel der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Vorrichtung zum Einbringen von Flüssigkristall in großflächige Informationsdisplays aufzuzeigen, wobei eine minimale Belastung der Orientierungsschicht auftritt» und ein rationelles Füllen von großflächigen Informationsdisplays bei reduzierter Füllzeit und einem Minimum an Flüssigkristallverlust möglich wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung, die ein strömungsgeschwindigkeitsgeeteuertes Einbringen von Flüssigkristall in großflächige Informationedisplays ermöglicht« zu schaffen.

brfindungegemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich zwischen einer Trägerplatte und einer flexiblen, zumindest lokal begrenzt Flüssigkristall durchlässigen, Schicht eine Mehrzahl von, aus formveränderlichen Begrenzungselementen gebildeten, Flüssigkristallspeicherkammern befindet. Die hierbei verwendeten Begrenzungselemente sind reversibel verformbare Hohlkörper mit steuerbarem Innendruck, dessen Maximalwert größer/gleich der infolge des Eigengewichts der zu füllenden Informationsdisplays wirkenden Flächendruckkräfte gewählt wird. Die Flüssigkristallspeicherkammern sind erfindungsgemäß durchsteuerbare maximale Speichervolumina sowie einen steuerbaren Kammerinnendruck gekennzeichnet. Zur Erhöhung der Füllgeschwindigkeit ist die Trägerplatte mit einer flüssigkristallantiadhesiven Oberfläche versehen.

Voi* dem In-Berührung-Bringen der zu füllenden Informationsdisplays mit der Vorrichtung befindet sich die flexible Schicht auf dem höchsten nivellierbaren Niveau gegenüber der Trägerplatte. Dabei haben die Speicherkammern ihr maximales Speichervolumen· Im Zustand des maximalen Speichervolumens ist die Anzahl der durch die Begrenzungselemente gebildeten Flü83igkristallepeicherkammern dadurch auf ein Minimum begrenzt, daß jeweils eine definierte Anzahl von Speicherkammern durch die konstruktive Anordnung der Begrenzungselemente untereinander verbunden ist. Die Flüssigkristallzufuhr erfolgt über Dosierleitungen, die die Flüseigkristallspeicherkaramern mit einem zentralen Flüssigkristallvereorgungstank verbinden.

tfeim Füllvorgang werden die zu füllenden Informationsdisplays mittels einer geeigneten Einrichtung im zuvor evakuierten Rezipienten auf die erfindungsgemäße Vorrichtung abgesenkt. Beim In-Berührung-Bringen der Informationsdieplays mit der flexiblen, Flüssigkristall abgebenden und/oder lo-

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kai begrenzt durchlassenden Schicht kommt es im Vakuum nur zum Eintritt einer sehr geringen Menge Flüssigkristall durch die Füllöffnung, da die durch das Eigengewicht der Displays wirkenden Flächenandruckkräfte durch den in den Begrenzungselementen eingestellten Innendruck kompensiert werden und damit der Speicherkammerinnendruck konstant bleibt« Anschließend wird der Innendruck in den Begrenzungselementen allmählich auf ein Niveau unterhalb der wirkenden Flächenandruckkräfte gesenkt· Infolge des abfallenden Drukkee in den Begrenzungselementen kommt es zu deren Verformung, wobei eich der Abstand zwischen Trägerplatte und flexibler Schicht gleichmäßig verringert· Die Begrenzungselemente sind derart angeordnet und konstruktiv gestaltet, daß während der Verformungsphase die Begrenzungeelemente durch ihre Formänderung die Dosierleitungen zum zentralen Flüssigkristallversorgungstank schließen und ς,Ζ eichzeitig ihre Verbindung untereinander unterbrechen, so daß eich die Anzahl der Speicherkammern erhöht. Durch die Verformung der Begrenzungselemente kommt es zwangsläufig zu einer Volumenverringerung in den Flücsigkristallspeicherkammern und als Folge dee dadurch erhöhten Kammerinnendruckes zum Flüssigkristallauetritt durch die flexible Schicht in das Informationsdisplay· Die Einströmgeschwindigkeit kann über die Geschwindigkeit . der Volumenänderung der Flüssigkristallepeicherkammern variiert und somit der jeweiligen Orientierungsschicht optimal angepaßt werden· Da der Flüssigkristall unter Druckanwendung strömungsgsschwindigkeitsgesteuert in dao Informationsdisplay eindringt, ist die Füllgeschwindigkeit bei richtiger Steuerung während des Gesamtprozesses konstant· Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß auf Grund der definiert stouerbaren Einströmgeschwindigkeit des Flüssigkristalls die bei großen Displays zum Schutz der Orientierungsschicht notwendigen Füllbarrieren entfallen können und somit die aktive Fläche vergrößert wird.

Aueführungsbeispiel

Die vorliegende Erfindung soll an einem Ausführuncjsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Flg. 1 Schnittdarstellung eines Teiles der Vorrichtung bei max* Speichervolumen

Fig. 2 Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 während der Verformungsphase

Fig. 3 Teildarstellung der Anordnung der Begrenzungselemente vor der Verformungsphaae

Fig. 4 Teildarstellung gemäß Fig. 3 während der Verformungsphase

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich zwi· sehen einer Trägerplatte 1 und einer flexiblen, lokal begrenzt Flüssigkristall durchlässigen, Schicht 2 eine Mehrzahl von, aus formveränderlichen Begrenzungselementen 3 gebildeten, Flüssigkristallspeicherkammern 4. Die Trägerplatte 1 ist in ihren mit Flüssigkristall in Berührung kommenden Bereichen mit 'liner flüssigkristallantiadhesiven Oberflächenschicht, vorzugsweise aus Teflon versehen. Die Begrenzungselemente 3 sind zweckmäßigerweise als ein, aus gegenüber Flüssigkristall inerten Material gefertigtes, Schlauchsystem ausgeführt, dessen Innendruck über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung variiert wird. Eine mögliche Anordnungsform der Begrenzungselemente 3 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Bei der flexiblen Schicht 2 handelt es sich in der dargestellten Aueführungsform um eine PTFE-Folie,- die lokal begrenzt für den Flüssigkristallaustritt eine Anzahl kleiner Cjrchbrücho 5 aufweist. In einer anderen bevorzugten Ausⁱü^nrun9⁸f°^rm können bei Bedarf in Abhängigkeit von der jeweiligen Kantengeometrie im Bereich der Einfüllöffnung des Tnformatiönsdieplays, in denen die Durchbrüche 5 umgebenden Bereichen, auf der flexiblen Schicht 2 zusätzliche Mittel zur besseren Anpassung der flexiblen Schieb·: 2. an die Einfüllöffnungen angebracht sein. Auf den Darstellungen gemäß Fig. 1 und 3 befindet sich die flexible Schicht 2 auf dem höchsten nivellierbaren Niveau gegenüber der Trägerplat-

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ta 1. Der dabei in den Begrenzungeelementen 3 eingestellte Druck sollte ca. 10 % oberhalb der durch die infolge des Eigengewichts der zu füllenden Informationedieplaye wirkenden Flächenanclruckkräfte gewählt werden· In diesem Zustand hüben die Flüssigkristallspeicherkammern 4 ihr maximales Speichervolumen. Die im wesentlichen geradlinig angeordneten Begrenzungselemente 3a trennen den Gesamtbereich in zwei große Flüssigkristallspeicherkammern, in denen sich eine Anzahl kreisförmig angeordneter Begrenzungsdemente 3b

±0 befindet· Die Begrenzungselemente 3a sind teilweise in ihren Randbereichen so angeordnet, daß zwei benachbarte Bereiche ekle Dosierleitungen 6 bilden. Aus einem zentralen Flüssigkristallvorratstank 7 erfolgt über die Dosierleitungen 6 die Flüssigkristallversorgung· Die Bereiche 8 der kreisförmig angeordneten Begrenzungselemente 3b sind bei max· Fassungsvermögen der Flüssigkristallspeicherkammern 4 geöffnet, so daß der Flüssigkristall aus dem Vorratstank 7 in die über die Offnungen der Bereiche 8 untereinander verbundenen Speicherkammern 4 einströmen kann.

Beim Füllvorgang werden die zu füllenden Informationsdieplays mittels einer der bekannten Einrichtungen im zuvor evakuierten Rezipienten auf die Vorrichtung abgesenkt. Dabei werden die Durchbrüche 5 vollständig von den die Einfüllöffnungen enthaltenden Bereichen des Informationsdisplays abgedeckt. Beim In-Berührung-Bringen der Informationsdisplays mit der flexiblen Schicht 2 v/erden die wirkenden Flächer.andruckkräf te durch den in den Begrenzungselementen 3 eingestellten Innendruck kompensierte Dadurch kann durch die Füllöffnung des Displays nur eine sehr geringe Menge an Flüssigkristall eindringen. Auf Grund der fehlenden Seitenbenetzung wird der Flüssigkristallverlu&t auf ein Minimum begrenzt. Anschließend wird der Innendruck im gesamten System der Begrenzungeolemente 3 allmählich verringert. Wird dabei ein Niveau unterhalb der wirkenden Flächenandruckkräfte erreicht, kommt es zur Verformung der Begrenzungselemente. Dabei werden - wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich - die Dosierleitungen 6 sowie die öffnungen der Bereiche 8 durch

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die Verformung der Begrenzungeelemente 3 geschlossen, so de.B sich die Anzahl der separaten !Speicherkammern 4 erhöht. Durch die Verformung der Begrenzungseleinente 3 verringert sich das Speicherkammervolumen um AV und als FoI-ge des dadurch um Δ ρ erhöhten Kammerinnendruckes otrömt der Flüssigkristall aus den Flüssigkristallspeicherkammern 4 in das Informationedisplay· Die Einströmgeschwindigkeit wird somit über die Geschwindigkeit der Volumenänderung gesteuert und ermöglicht ein kontinuierliches Füllen der Displaya be:, minimaler Füllzeit» Oie mtix. Einströngeschwindigkeit wird durch die Strömungsbelastbarkeit der Orientierungsechicht begrenzt.

Das technologische Risiko des sogenannten "Nebenluftziehens" wird vermieden, da der Gesamtprozoß ;^;.m Vakuum verlaufen kann.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum strömungsgeschwindigkeitsgesteuerten Einbringen von Flüssigkristall in großflächige sBieplaye unter Verwendung von flexiblen Schichten, darunter und/oder dazwischen angeordneten Abstandshaltern sowie einer Vorrichtung zum In-Berührung-Bringen der Informationsdisplays mit dem einzufüllenden Flüssigkristall, gekennzeichnet durch eine zwischen einer Trägerplatte (1) und einer flexiblen, zumindest

IQ lokal begrenzt Flüssigkristall durchlässigen Schicht (2) angeordnete, dabei aus fortsveränderlichen Begrenzungselementen (3) gebildete, M hrzahl von Flüssigkristallspeicherkammern (4) mit steuerbaren maximalen Speichervolumina, wobei die Flüssigkristallspeicherkammern (4)

H5 über, während der Verformungephase der Begrenzungeelemente (3) sich selbsttätig schließende und öffnende Dosierleitungen (6) mit einem zentralen Flüssigkristallversorgungstank (7) in Verbindung stehen·

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine während dee Einbringens des Flüssigkristalle in die Informationsdisplays veränderliche Anzahl von Flüssigkristallspeicherkammern (4) ·

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Begrenzungselemente (3) reversibel verformbare Hohlkörper mit steuerbarem Innendruck sind·

4· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Trägerplatte (1) zumindest im Bereich der Flüssigkristallspeicherkammern (4) eine flüssigkristallantiadhesive Oberfläche aufweist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Begrer.zungselemente (3) während der Verformungsphase im wesentlichen parallel zwischen der flexiblen Schicht (2) und der Trägerplatte (1) angeordnet sind.