DE2406623A1

DE2406623A1 - DISPLAY DEVICE WITH LIQUID CRYSTALLINE LAYER AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

Info

Publication number: DE2406623A1
Application number: DE19742406623
Authority: DE
Inventors: Mikio Kanazaki; Masaharu Kohyama; Akio Maruyama; Akio Miyamoto; Chiba Mobara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1974-09-05
Also published as: FR2219478A1; JPS49113597A

Description

Anzeigevorrichtung mit flüssigkristalliner Schicht und VerfahrenLiquid crystal layer display device and method

zu deren Herstellungfor their production

Die Erfindung betrifft eine flüssigkristalline Schichten benutzende Anzeigevorrichtung mit einer hermetisch verschlossenen, von zwei in Abstand voneinander stehenden Substratplättchen gebildeten Hülle, auf den sich gegenüberliegenden Substratflächen ausgebildeten Elektroden zur Anzeige des gewünschten Musters und einer in der hermetisch verschlossenen Hülle eingesiegelten, flüssigkristal linen Schicht und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to a liquid-crystalline layer using Display device with a hermetically sealed, formed by two spaced apart substrate plates Sheath, formed on the opposing substrate surfaces Electrodes for displaying the desired pattern and a liquid crystal sealed in the hermetically sealed envelope linen layer and a method of making it.

Flüssigkristalline Schichten verwendende Anzeigevorrichtungen enthalten ganz allgemein isolierende, z.B. aus Glas gefertigte Substratplättchen, Elektroden, welche dem gewünschten, anzuzeigenden Muster entsprechen und durch Aufbringen einer leitenden Substanz, we Zinnoxid und Aluminium, auf die Oberflächen der Substratplätt-Contain display devices using liquid crystalline layers generally insulating substrate plates, e.g. made of glass, electrodes, which the desired to be displayed Pattern and by applying a conductive substance, such as tin oxide and aluminum, on the surfaces of the substrate

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

j chen erhalten werden. Dabei stehen sich die Substratplättchen so ¹ gegenüber, daß sie eine Zelle oder Hülle bilden. Zwischen die Sub-j chen are preserved. The substrate wafer ¹ are facing each other so that they form a cell or envelope. Between the sub

; ι; ι

:stratplättchen ist eine flüssigkristalline Schicht eingeführt. Bei: platelet is introduced a liquid crystalline layer. at

. I . I.

¹ Anlegen einer Betriebsspannung an die Elektroden wird infolge des angelegten Feldes eine Mehrzahl von Domänen genannten Gebieten in ι der zwischen den Elektroden befindlichen flüssigkristallinen ¹ Applying an operating voltage to the electrodes, as a result of the applied field, a plurality of areas called domains in the liquid-crystalline areas located between the electrodes

Schicht erzeugt, von denen jedes eine Ausdehnung von einigen Io Micrometer besitzt. An den Grenzflächen zwischen solchen Gebieten wird Licht gebrochen, und durch die Verwendung eines solchen elektrooptischen Effektes ist es damit möglich, ein gewünschtes Muster zur Anzeige zu bringen. Da der elektrooptische Effekt von der Intensität des von der angelegten Spannung herrührenden elektrischen Feldes abhängt, ist es wichtig, zwischen gegenüberliegenden Elektroden einen gleichbleibenden Abstand einzuhalten, damit eine gefällige Anzeige des Musters erhalten wird. Da der Abstand zwischen den Elektroden auf einen sehr kleinen Wert von der Größenordnung von 1 bis 5o Micrometern eingestellt wird, ist es darüber hinaus sehr wünschenswert, ein Verziehen der Substratplättchen, die Menge der Dichtmasse und die Dicke des zwischen die Substratplättchen eingefügten AbstandsStückes streng zu kontrollieren, so daß ein gewünschter Abstand erhalten wird. Die Kontrolle der Menge der Dichtmasse und der Dicke des Abstandsstückes bringt schwierige Probleme mit sich. So macht z.B. auch dann, wenn die Dicke des AbstandsStückes streng kontrolliert wird, ein späteres Umgehen mit dem Abstandsstück den Effekt einer solchen strengen Kontrolle oft zunichte. Da das benützte Abstandsstück ein dünner Film wie Mylar (Warenzeichen) ist, mit einer Dicke von einigen Micrometern bis zv - 3 - Layer created, each of which has an extension of a few Io micrometers. Light is refracted at the interfaces between such areas, and by using such an electro-optical effect it is possible to display a desired pattern. Since the electro-optical effect depends on the intensity of the electric field resulting from the applied voltage, it is important to keep a constant distance between opposing electrodes so that a pleasant display of the pattern is obtained. In addition, since the distance between the electrodes is set to a very small value on the order of 1 to 50 micrometers, it is very desirable to strictly control warping of the substrate wafers, the amount of sealant and the thickness of the spacer inserted between the substrate wafers so that a desired distance is obtained. Controlling the amount of sealant and the thickness of the spacer poses difficult problems. For example, even if the thickness of the spacer is strictly controlled, later handling of the spacer often negates the effect of such strict control. Since the made use of spacer is a thin film such as Mylar (trade mark), with a thickness of several micrometers to zv - 3 -

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einigen Io Micrometern, kann genauer gesagt ein solch dünnes Abstandsstück durch Falten verformt werden, welche durch den Umfang mit ihm entstehen. Werden die Substratplättchen mit dem zwischen ihnen an-geordneten Abstandsstück hermetisch verschlossen, so kriecht darüber hinaus die Dichtmasse oft in kleine Spalte zwi- J sehen dem Abstandsstück und den Substratplatten (Kapillarwirkung) und ändert so den ursprünglich angestrebten Abstand. Eine Folge davon ist, daß die Homogenität des elektrooptischen Effektes der flüssigkristallinen Schicht nachteilig beeinflußt wird und somit die Anzeigeeigenschaft der eine flüssigkristalline Schicht benützenden Anzeigevorrichtung verschlechtert wird.a few Io micrometers, more precisely such a thin spacer can are deformed by folds, which are caused by the circumference with it. Are the substrate platelets with the between hermetically sealed with the spacer arranged on them, the sealing compound often creeps into small gaps between them see the spacer and the substrate plates (capillary effect) and thus change the originally intended distance. One episode of this is that the homogeneity of the electro-optical effect of the liquid-crystalline layer is adversely affected and thus the display property of those using a liquid-crystalline layer Display device is deteriorated.

Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer eine flüssigkristalline Schicht verwendenden Anzeigevorrichtung, bei der die Substrat platten stabil und genau in einem gewünschten Abstand gehalten wer den.The aim of this invention is to provide a liquid crystal Layer using display device, in which the substrate plates are held stably and precisely at a desired distance the.

Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer eine flüssigkristal line Schicht benützenden Anzeigevorrichtung angegeben werden, bei der der hermetische Verschluß und das Einstellen des Abstandes der Substratplatten gleichzeitig erfolgen können, wodurch die Herstellungsschritte vereinfacht werden und die Zahl der fehlerhaften Produkte vermindert wird und bei dem die Schwierigkeit des Umgangs mit einem dünnen und empfindlichen Abstandsstück ausgeräumt werden kann.Furthermore, a method for producing a liquid crystal line layer using display device are specified, in which the hermetic seal and the adjustment of the distance of the Substrate plates can be done simultaneously, which simplifies the manufacturing steps and the number of defective Products is reduced and the difficulty of handling a thin and delicate spacer is eliminated can.

Dies wird durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 angegebenen .This is indicated by those in claim 1 and claim 5, respectively.

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Merkmale erreicht.Features achieved.

: Gemäß der Erfindung wird somit eine eine flüssigkristalline Schicht benützende Anzeigevorrichtung geschaffen, welche eine hermetisch verschlossene riülle umfaßt, welche durch ein Paar von in Abstand · zueinander angeordneten Substratplättchen gebildet wird, sowie auf j den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Substratplättchen aus-^; •gebildeten Elektroden, eine flüssigkristalline, in der hermetisch ^: verschlossenen Hülle eingeschlosse Schicht, und die Elektroden j zur Anzeige des gewünschten Musters, die sich durch ein zwischen die Ränder der Substratplättchen eingefügtes Dichtglied auszeichnet. Das letztere schließt eine adhäsive Dichtmasse mit in ihr verteilten festen Partikeln ein, wobei die Partikel während und nach dem Vorgang des hermetischen Verschließens fest in der adhäsiven Dichtmasse gehalten werden und dazu dienen, einen vorbestimmten Abstand zwischen den Substratplatten aufrecht zu erhalten In einer vorzüglichen Ausführungsform dieser Erfindung sind die Herstellungsschritte,das Bereiten einer Mischung von adhäsiver Dicntmasse und festen Partikeln, das Auftragen der Mischung auf eine der Substratplatten, das Pressen der anderen Substratplatte gegen die aufgetragene Mischung und das Aushärten der Mischung, wobei die Substratplatten in einem vorbestimmten, durch die maximale Größe der Partikel gegebenen Abstand gehalten werden.According to the invention, a display device using a liquid-crystalline layer is thus created which comprises a hermetically sealed envelope which is formed by a pair of substrate platelets arranged at a distance from one another and on the opposing surfaces of the substrate platelets ^; • electrodes formed, a liquid crystal, in the ^hermetic: castle is closed shell layer, and the electrode j for displaying the desired pattern, characterized by an inserted between the edges of the substrate wafer seal member. The latter includes an adhesive sealant with solid particles distributed in it, the particles being held firmly in the adhesive sealant during and after the process of hermetic sealing and serving to maintain a predetermined distance between the substrate plates Invention are the manufacturing steps, preparing a mixture of adhesive Dicntstoff and solid particles, applying the mixture to one of the substrate plates, pressing the other substrate plate against the applied mixture and curing the mixture, the substrate plates in a predetermined, by the maximum Size of the particles are kept at a given distance.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:In the following the invention will be explained with reference to the enclosed Drawing explained using an exemplary embodiment. It shows:

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Fig. la einen Längsschnitt durch einen Abschnitt einer herkömmlichen, eine flüssigkristalline Schicht benützenden Anzeigevorrichtung;Fig. La is a longitudinal section through a portion of a conventional, using a liquid-crystalline layer Display device;

Fig. Ib Längsschnitte durch einen Abschnitt einer herkömmli- und Ic chen, eine flüssigkristalline Schicht benützenden Anzeigevorrichtung, welche gewisse Arten von Fehlern zeigen undFig. Ib longitudinal sections through a section of a conventional and Ic chen, using a liquid crystalline layer Display devices which show certain types of errors and

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt einer eine flüssigkristalline Schicht benützenden Anzeigevorrich tung gemäß der Erfindung.2 shows a longitudinal section through a section of a display device using a liquid-crystalline layer device according to the invention.

Wie in Fig. la gezeigt, umfaßt eine herkömmliche, eine flüssigkristalline Schicht benützende Anzeigevorrichtung ein Paar von im Abstand zueinander angeordneten, isoLierenden Substratplättchen 1 und 2, für die sich gegenüberliegenden Oberflächen der Substratflä chen vorgesehene Elektroden 5 und 6, ein Abstandsstück 3 aus isolierendem Material und eine flüssigkristalline Schicht 7. Wenigstens eine der Substratplatten ist aus einem durchsichtigen Material wie Glas hergestellt und die Randflächen der Substratplättchen werden vermittels eines adhäsiven Dichtgliedes 4- hermetisch verschlossen, so daß eine luftdichte Anzeigestelle entsteht.As shown in Fig. La, a conventional display device using a liquid crystal layer comprises a pair of im Insulating substrate platelets 1 arranged at a distance from one another and 2, for the opposing surfaces of the substrate area Chen provided electrodes 5 and 6, a spacer 3 made of insulating Material and a liquid-crystalline layer 7. At least one of the substrate plates is made of a transparent material made like glass and the edge surfaces of the substrate platelets are hermetically sealed by means of an adhesive sealing member closed so that an airtight display point is created.

Das adhäsive Dichtglied wird im allgemeinen aus einem künstlichen Harz hergestellt, welches nach den Gesichtspunkten der chemischen Wechselwirkung mit der flüssigkristallinen Schicht, der Verarbeitbarkeit und der Bindekraft ausgewählt wird.The adhesive sealing member is generally made of an artificial one Resin produced, which according to the aspects of the chemical interaction with the liquid-crystalline layer, the processability and the binding force is selected.

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Da das Ausnärten eines Harzes durch Hitze beschleunigt wird, wird das adhäsive Dichtglied normalerweise nach dem Auftragen erhitzt, um den Vorgang zu beschleunigen. Einmal im Härteprozeß befindlich, erweicht andererseits beim Erhitzen das Harz und seine Viskosität ;nimmt ab. Gemäß einer Methode, bei der das adhäsive Dichtglied 4· I zwischen dem überstehenden Abschnitt der Substratplättchen eingefügt ist, so daß es zusammen mit dem Abstandsstück 3, wie in Fig. : la gezeigt, die Anordnung vervollständigt, kriecht das infolge der! Hitze erweichte Harz in die Spalte zwischen dem Abstandsstück 3 und den Substratplättchen lund 2, wie in Fig. Ib gezeigt wird. Wo das Volumen des adhäsiven Dichtgliedes 4· zu groß ist, kann es oft die Elektroden 5 und 6 erreichen und sie,wie in Fig. Ic gezeigt, beschädigen. Aus diesem Grunde weicht der Abstand zwischen den Substratplättchen von einem vorbestimmten Wert ab, so daß der elektrooptische Effekt der flüssigkristallinen Schicht nachteilig'beeinflußt wird. In anderen Worten: die Lichtsireuung tritt nicht in dem gewünschten Maße ein, wodurch das angezeigte Muster dunkler erscheint und wodurch die Ausbeute der Produktion von Anzeigezellen leicht vermindert wird. Da das Abstandsstück im allgemeinen größenordnungsmäßig 1 bis 5o Micrometer dünn ist, muß es sorgfältig auf einer Tragplatte plaziert werden, ohne daß sich Falten biljden. Darüber hinaus ist es auch schwierig, das Abstandsstück so zu schneiden, daß es eine vorbestimmte Breite hat.Since the hardening of a resin is accelerated by heat, becomes the adhesive sealing member is usually heated after application, to speed up the process. Once in the hardening process, on the other hand, when heated, the resin softens and its viscosity decreases. According to a method in which the adhesive sealing member 4 · I is inserted between the protruding portion of the substrate plate, so that it is together with the spacer 3, as in Fig.: la shown, completing the arrangement, that creeps as a result of! Heat softened resin in the gaps between the spacer 3 and the substrate platelets 1 and 2, as shown in Fig. Ib. Where the volume of the adhesive sealing member 4 is too large, it often can reach the electrodes 5 and 6 and, as shown in Fig. Ic, to damage. For this reason, the distance between the substrate wafer deviates from a predetermined value, so that the electro-optical The effect of the liquid-crystalline layer is disadvantageously influenced will. In other words: the light does not occur to the desired extent, which makes the displayed pattern darker appears and thereby slightly lowering the yield of production of display cells. As the spacer in general is on the order of 1 to 50 micrometers thin, it must be carefully placed on a support plate without wrinkles. In addition, it is also difficult to cut the spacer to have a predetermined width.

Die Erfindung sieht verbesserte Vorrichtungen zur Einhaltung des Abstands und verbesserte Vorrichtungen zum hermetischen Verschluß vor. Erfindungsgemäß wird der hermetische Verschluß durch Verwen-The invention provides improved clearance maintaining devices and improved hermetic sealing devices before. According to the invention, the hermetic seal is made by using

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dung von festen Partikeln 23 und einer harzigen Dichtmasse 24 herbeigeführt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Epoxyharz ist zum Gebrauch ' als adhäsives Dichtmittel geeignet. Die Partikel 23 können aus je- ! dem festen Material hergestellt werden, das seine Gestalt und Mechanische Festigkeit nicht ändert, z.B. Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Eisenoxid, Glas, Ceroxid und Kohle. Sie können durch Pulve-. risieren oder Granulieren geformt werden. Mit einem Sieb oder durch eine Ausfälltechnik können die Teilchen sortiert werden, sogeneration of solid particles 23 and a resinous sealant 24 brought about, as shown in FIG. Epoxy resin is suitable for use as an adhesive sealant. The particles 23 can be made from any ! made of solid material that does not change its shape and mechanical strength, e.g. aluminum oxide, silicon oxide, Iron oxide, glass, cerium oxide and carbon. You can by powder. izing or granulating. With a sieve or the particles can be sorted by a precipitation technique, see above

i daß die sortierten Teilchen einen maximalen Durchmesser besitzen, welcher mit dem vorgeschriebenen Abstand zwischen den Substratplatten 1 und 2 übereinstimmt. Die Vorzügliche Gestalt der Partikel ist kugelförmig, tetraederförmig oder würfelförmig. Diese Gestaltsformen können leicht durch Behandlung der pulverisierten Partikel in einer Trommel erhalten werden. Die so hergestellten Partikel werden der adhäsiven Dichtmasse zugemischt und in ihr homogen verteilt. Das Verhältnis von Partikeln und adhäsiver Dichtmasse sollte unter Berücksichtigung der Bindekraft und der Dichtheit des fertigen Dichtgliedes gegenüber Gasen bestimmt werden. In einem Fall, in denjßiliciumoxidpartikel mit einem maximaler Durchmesser von 15 Micrometern und Epoxyharz benutzt wurden, wurd<: z.B. gefunden, daß Verhältnisse von Siliciumoxid zu Harz von looo:l bis 2o:l ein zufriedenstellendes Ergebnis liefern. Nachi that the sorted particles have a maximum diameter, which corresponds to the prescribed distance between the substrate plates 1 and 2. The excellent shape of the particles is spherical, tetrahedral or cube-shaped. These gestalt forms can be easily obtained by treating the pulverized particles in a drum. The so produced Particles are added to the adhesive sealant and distributed homogeneously in it. The ratio of particles and adhesive Sealing compound should be determined taking into account the binding force and the tightness of the finished sealing member against gases. In a case where silica particles having a maximum Diameter of 15 micrometers and epoxy resin were used, was <: for example, found that silica to resin ratios of 100: 1 to 20: 1 give a satisfactory result. To

! Aufbringen der so bereiteten und in ihr verteilt Partikel enthal-! Application of the thus prepared and distributed particles contained

j tenden Dichtmasse auf eine der Substratplatten wird die anderej trending sealant on one of the substrate plates becomes the other

ι Substratplatte unter einem Druck von o,l bis Io kg/cm gegen die aufgetragene Dichtmasse angedrückt und das Harz wird zum Trocknen oder Aushärten gebracht, indem man die Anordnung bei Raumtempera-ι substrate plate under a pressure of 0.1 to 10 kg / cm against the applied sealant pressed on and the resin is brought to dry or harden by the arrangement at room temperature

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tür stehen läßt oder sie auf eine Temperatur zwischen 80 und 15o°0 erhitzt. Folglich trocknet die adhäsive Dichtmasse, während sie große Partikel 23 und kleine Partikel 231 enthält. Die großen Partikel 2 3 bestimmen den Abstand zwischen den Substratplatten, während die kleinen Partikel bewirken, daß die Viskosität der Dicht-; masse zeitweilig erhöht wird, wenn diese erhitzt und dadurch erweicnt wird, wodurch ein übermäßiges Fließen derselben in die Arbeitsfläche der Anzeigezelle vermieden wird. Darüber hinaus verein facht diese Konstruktion und dieses Herstellungsverfahren die ;Leave the door standing or bring it to a temperature between 80 and 15o ° 0 heated. As a result, the adhesive sealant dries while containing large particles 23 and small particles 231. The big particles 2 3 determine the distance between the substrate plates, while the small particles cause the viscosity of the sealing; mass is temporarily increased when heated and thereby softened causing excessive flow of the same into the work surface the display cell is avoided. In addition, this construction and this manufacturing process simplifies the;

Herstellungsschritte beträchtlich und vermindert, verglichen mit der herkömmlichen Konstruktion, welche ein Abstandsstück in Form eines dünnen Filmes benützt, den Ausschuß beträchtlich. Es ist klar, daß die Erfindung auch auf eine Anzeigevorrichtung mitManufacturing steps are considerable and reduced compared to the conventional construction which uses a spacer in the form of a thin film, the scrap is considerable. It is clear that the invention also applies to a display device

einer flüssigkristallinen Schicht angewendet werden kann, in der j eine oder beide der Substratplatten durchsichtig sind. Die Ausgestaltung der Elektroden kann jede gewünschte Form aufweisen, z.B. Elektroden, welche zwei kammförmige, auf einer Substratplatt^ eingeordnete Elektroden umfassen, bei denen alle Zähne der Elektroden abwechselnd zwischen einander versetzt angeordnet sind, und darüber hinaus eine Mehrzahl von Anzeigevorrichtungen mit flüssigkeitskristalliner Schicht, welche nebeneinander angeordnet sind, so daß eine Anzeigevorrichtung für mehrere Zeichen entstehta liquid crystalline layer can be used in which j one or both of the substrate plates are transparent. The design of the electrodes can have any desired shape, e.g. electrodes, which have two comb-shaped, on a substrate plate ^ comprise arranged electrodes, in which all teeth of the electrodes are arranged alternately offset between one another, and, moreover, a plurality of display devices with liquid crystal layer, which are arranged side by side to provide a multiple character display device

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Claims

Patent claims

S) display device using liquid-crystalline layers with a hermetically sealed shell formed by two spaced apart substrate platelets, electrodes formed on the opposing substrate surfaces to display the desired pattern and a liquid-crystalline layer sealed in the hermetically sealed shell, characterized in that between the edge zones a sealing member is inserted into the substrate plate (1,2) and that this includes an adhesive sealing compound (24) which contains solid particles (23,231) distributed in it, which serve to maintain a predetermined distance between the substrate plates (1,2)

to
maintain / maintain.

2. Display device according to claim 1, characterized in that the particles (23,231) consist of a substance that is close to the melting and curing temperature of the adhesive

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Sealing compound does not undergo any mechanical or chemical change,

3. Display device according to claim 1 or 2, dadurcn gekennzeich- ■ net that the solid particles (23,231) represent a mixture of particles of different sizes, the maximum particle size the distance between the substrate plates (1,2) determined and that the rest prevents the adhesive sealant (24) when Heat dissipates.

U. Display device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the sealing member contains a mixture of adhesive synthetic resin and solid particles which are chemically and physically inert for the liquid-crystalline layer (7).

5. Process for the production of liquid-crystalline layers using display devices, in particular according to one of the preceding claims, with a hermetically sealed, formed by two spaced apart substrate platelets Shell, on the opposite substrate surfaces formed electrodes for displaying the desired pattern and one sealed in the hermetically sealed envelope Liquid crystal layer, characterized in that first an adhesive substance for sealing and solid particles are mixed, then a mass useful for sealing is made from this mixture, that this mass then a | if one of the substrate platelets is applied so that the other substrate platelet is placed against the applied mass.

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is pressed and that thereupon the mass comes to harden, the substrate plates in a predetermined, by the maximum Size of the solid particles are kept at a given distance

6. The method according to claim 5, characterized in that the solid Particles are made from a substance that is close to the melting and curing temperature of the material used for sealing * ten adhesive substance undergoes no chemical or mechanical changes. =

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that '

as solid particles use particles of different diameters ^:

i, where the maximum size of the particles is the distance between j see the substrate plates definitely and prevent smaller particles ten that the adhesive used for sealing runs when heated.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the mass used for sealing is an adhesive Kunsi: Resin and solid particles included, which for the liquid crystal are chemically and physically inert.

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