DE2646637A1

DE2646637A1 - Vorrichtung zum einfuellen von fluessigkristall in eine zelle einer fluessigkristallanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2646637A1
Application number: DE19762646637
Authority: DE
Inventors: Hideo Matsuzaki; Keiji Yajima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1977-05-26
Also published as: JPS5840726B2; JPS5260151A; CH595892A5; DE2646637C3; US4099550A; DE2646637B2

Description

Cu-

5-1, Marunouchi 1-chome

Chiyoda-ku, Tokyo Japan

M - 406 2

7. Okt. 1976

Die Erfindting betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen von Flüssigkristall der im Oberbegriff des vorstehenden Hauptanspruches genannten Art.

Flüssigkristallanzeigeinrichtungen werden nun in großem Umfange als digitale Anzeigeelemente für verschiedene elektronische Geräte eingesetzt, wie z. B. elektronische Tischrechner, bei denen die Anzeige in dynamischer Streumode erfolgt, und Armbanduhren, die Anzeigeelemente vom Feldeffekttyp wegen deren geringen Leistungsbedarf einsetzen.

Bei den typischen zum Stand der Technik gehörigen Einfüllverfahren für das Einfüllen eines Flüssigkristalls in eine Zelle wird der Flüssigkristall durch einen Trichter in die Zelle einge-

I führt oder die mit einer Füllöffnung versehene Zelle wird in ^!Flüssigkristall eingetaucht, um die Zelle mit Flüssigkristall

7098/^1/0893 _ ₂ -

^: durch die Füllöffnung hindurch aufzufüllen. In jedem Falle wird j die Füllöffnung nach dem Einfüllen des Flüssigkristalls versiegelt.

Bei Einsatz des erstgenannten Verfahrens ist es schwierig, den Trichter in die Einfüllöffnung einzuführen, da die Dicke der Zelle sehr klein ist. Bei dem zweiten Verfahren, bei dem die Zelle in den Flüssigkristall eingetaucht wird, besteht bei Contamination der Zelle die Gefahr, daß auch der Flüssigkristall verunreinigt wird, wodurch das Betriebsverhalten der Anzeigeeinrichtung in großem Maße beeinflußt wird. Darüberhinaus verbrauchen beide Verfahren eine Flüssigkristallmenge, die zehnmal und unter Umständen sogar ein mehrfaches der zehnfachen Menge größer ist als die tatsächlich in die Zelle eingefüllte Menge. Da der Flüssigkristall teuer ist, werden dadurch die Herstellungskosten erheblich erhöht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für das Auffüllen von Flüssigkristall anzugeben, bei der der Flüssigkristall nicht verunreinigt und / oder verschwendet wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des vorstehenden Hauptanspruches gelöst.

Die leere Zelle wird mit der Einfüllöffnung nach unten an

709821/0893

einem beliebig zu gestaltenden Träger befestigt. In der Aus- ! nehmung des Flüssigkristallträgers ist die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung eingebracht, die Kapillarkanäle aufweist. Nach Berührung beginnt infolge der Oberflächenspannung und der Kapillarwirkung das Füllen der leere Zelle mit dem Flüssigkristall.

Vorzugsweise ist die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung als spiralförmig gewickelte Wicklung , als Bündel inerter Faserw oder als mit entsprechenden KapillarenversehenerKörper ausgebildet.

Bei der spiralförmig gewickelten Wicklung wirken die Abstände zwischen den einzelnen Windungen als Kapillarkanäle und beim Faserbündel wirken die kleinen Abstände zwischen den Fasern als Kapillarkanäle. Bei dem einstückigen Körper mit gekrümmter Oberfläche sind an dieser Oberfläche eine Vielzahl von engen parallelen Nuten ausgebildet, die den Flüssigkristall aufnehmen können.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden. Es zeigt:

Figur 1 eine zum Teil als Schnitt dargestellte Aufsicht

eine
auf erste Ausführungsform der Vorrichtung,

709821/08 93

Figur 2

Figur 3

eine zum Teil als Schnitt dargestellte Seitenansicht, der Vorrichtung gemäß Figur 1,

eine der Figur 1 vergleichbare Ansicht zur Darstellung des Einfüllens des Flüssigkristalls,

Figur 4 eine der Figur 1 vergleichbare Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung

Figur 5 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Figur 4,

Figur 6

eine vergrößerte Teildarstellung zur Darstellung des Einfüllens des Flüssigkristalls,

Figur 7

eine der Figur 1 und der Figur 4 vergleichbare Endansicht einer weiteren Ausführungsform,

Figur 8

eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Figur 7,

Figur 9

eine vergrößerte Endansicht der Anordnung gemäß Figur 8 zur Darstellung des Einfüllens des Flüssigkristalls.

Bei der in Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsform besteht die Flüssigkristallanzeigezelle 1 aus 2 Substraten, die durch ein Dichtelement von ungefähr 10 Mikron|Dicke (nicht gezeigt)

709821/0893 _₅_

- Sr - g

miteinander verbunden sind, das zwischen sie eingefügt ist. Eine Einfüllöffnung 1 A erstreckt sich durch den Boden der Zelle. j Nicht gezeigte Elektroden in Form einer Ziffer, eines Buch-¹stabens oder eines Symbols sind auf den einander gegenüberliegen- ;den Innenflächen der Substrate aufgebracht, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Mehrere Zellen 1 sind an einem Zellenhalter 2 befestigt, der mit einer Vielzahl von einen gleichen Abstand voneinander aufweisenden und sich parallel zueinander erstreckenden Nuten 2 A für die Aufnahme der Zellen versehen ist. Der Abstand zwischen den Zellen wird auf mehr als ein Millimeter gehalten um ein Ansteigen des Flüssigkristalls zwischen benachbarten Zellen infolge von Kapillarwirkung zu verhindern.

Elastische Klammem 3 halten die Zellen 1 in den Nuten 2 A. Es

vorzugsweise

wird ein Flüssigkristallträger 4 eingesetzt, derYaus Tetrafluoräthylen oder einem Glas hergestellt ist, das mit dem Flüssigkristall chemisch nicht reagiert. Der Flüssigkristallträger 4 nimmt den Flüssigkristall 6 und eine schraubenförmige Wicklung 5 aus einem Metall oder einer Metalllegierung auf, die inert gegenüber dem Flüssigkristall sind. Die Wicklung 5 kann aber auch aus einem mit solchem Metall oder solchen Legierungen beschichteten Draht hergestellt werden. Weiterhin sind auf der Oberfläche des Flüssigkristallträgers 4 zwei seitlich zu der Nut 4 A angeordnete Nuten 4 B vorgesehen, die übertretenden Flüssigkristall :aufehmen. Die Aufgabe dieser seitlich angeordneten Nuten 4 B ist

es, die Flüssigkristallmenge zu verringern, die sonst die untere I der Zellen
iFlächeTl benetzen würde .

709871/089 5

Um den Flüssigkristall in die Zellen einzufüllen werden die ' !

i Zellen 1 einerseits auf den Zellenhalter 2 montiert und anderer- i seits werden der Flüssigkristall 6 und die Wicklung 5 (coil) ' in die Nut 4 A des Flüssigkristallträgers 4 eingebracht. Die Baugruppe wird dann in einem Vakuumtank (nicht gezeigt) eingebracht. Die Einfüllöffnungen 1 A werden unmittelbar über der Nut 4 A angeordnet, sodaßleim Absenken des Zellenhalters 2 zusammen mit den Zellen 1 durch eine geeignete Einrichtung die Einfüllöffnungen 1 A die den Flüssigkristall enthaltende Wicklung 5 berühren. Wie weiter unter klar wird, könnte anstelle des Betreffs "Wicklung" auch der Begriff "Wendel" , "Spirale" oder dergleichen verwendet werden. Nach dem Einbringen der Baugruppe in den Vakuumtank wird dessen Inneres evakuiert, um das Gas aus den Zellen zu entfernen und den Flüssigkristall zu entgasen. Danach wird der Zellenhalter 2 abgesenkt,um die Einfüllöffnungen 1 A in Berührung mit der Wicklung 5 zu bringen. Bei Berührung baut der Flüssigkristall 6 dünne Filme um die Einfüllöffnungen 1 A infolge seiner Oberfächenspannung auf, wie dies in der Figur 3 gezeigt ist. Danach wird trockenes inertes Gas in den Vakuumtank eingelassen, um den Flüssigkristall durch die Einfüllöffnung-· en 1 A in die Zellen hineinzudrücken. Während dieses Schrittes steigt der Flüssigkristall zwischen den Windungen der Wicklung infolge der Kapillarwirkung auf, wie dies durch die Pfeile in der Figur 3 dargestellt ist, wodurch frischer Flüssigkristall in die Zellen eingefüllt wird.

!Wie bereits vorstehend herausgestrichen worden war, darf die

709821/0893 _₇

Wicklung 5 mit dem Flüssigkristall 6 chemisch nicht reagieren.

ι ι

' Beispielsweise kann ein steifer Draht aus rostfreiem Stahl mit I einem bevorzugten Durchmesser von 0,88 Millimeter und einer : Goldbeschichtung in eine schraubenförmige Wicklung 6 gewickelt werden, die einen Außendurchmesser von 3 Millimeter und eine ■ Steigung von 0,25 Millimeter aufweist. Diese Wendel oder Wicklung wurde für das Einfüllen des Flüssigkristalls in die Zellen in den Vakuumtank benutzt und es wurden gute Ergebnisse erzielt.

Aufgrund der Tatsache, daß die Menge des in der Wicklung enthaltenen Flüssigkristalls dadurch eingestellt werden kann, daß der Außendurchmesser und die Steigung der Wicklung verändert werden, ist es möglich, den Außendurchmesser und die Steigung aus der Menge an Flüssigkristall zu bestimmen, die in die Zellen eingefüllt werden muß. Wenn die Oberseite der Wicklung etwas, z. B. 0,5 Millimeter, über die obere Fläche des Flüssigkristall-

^: trägers 4 übersteht, kann die Berührung zwischen den Einfüllöffnungen 1 A und der Wicklung 5 noch genauer eingestellt werden. Hinsichtlich der Formgebung der Nut 4 A in dem Flüssigkristallträger 4 sind keine besondere Formgrenzen gegeben. Daher kann die Nut V-förmig U-förmig sein, oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen; jedoch bei Einsatz einer Nut mit im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt, der der im Außendurchmesser der Wicklung angepasst ist, kann der Verbrauch an Flüssigkristall auf ein Minimum gehalten werden. Anstelle des Einfüllens des \ 'Flüssigkristalls in einen Vakuumtank, ist auch das Einfüllen des ·

;Flüssigkristalls unter Atmosphärendruck möglich, wenn für jede ;

709821/089 3

. Zelle mehrere Einfüllöffnungen vorgesehen sind, an denen eine Kapillarwirkung stattfindet. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine längere Zeit für das Einfüllen des Flüssigkristalls.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 4,5,6 ist ein Bündel aus Glasfasern 7 in eine Nut eingebracht, die auf der Oberfläche des Flüssigkristallträgers 4 ausgebildet ist. Auch in diesem Falle kann der Flüssigkristall infolge Kapillarwirkung durch die Zwischenräume zwischen den Glasfasern hindurch treten und in die Zellen 1 eintreten, wie dies besonders deutlich in der Figur 6 dargestellt ist. Anstelle von Glasfasern können auch Fasern aus Tetrafluoräthylen oder anderen Werkstoffen eingesetzt werden, die gegenüber dem Flüssigkristall inert sind. Es wurde gefunden, daß Fasern aus Glas oder Tetrafluoräthylen mit einem Durchmesser von ungefähr 50 oder 100 Mikron zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen. Wenn miteinander verstrickte Fasern eingesetzt werden, kann das Zusammenfassen der Fasern in ein Faserbündel vermieden werden, obwohl in diesem Falle das Problem der Reinigung der miteinander verknüpften Fasern auftritt.

Bei der in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigten dritten Ausführungsform wird ein gekrümmter Blockbaus einem gegenüber dem Flüssigkristall inertem Material, wie z. B. Glas,in dem gemäß Figur 7 ausgebildeten Flüssigkristallhalter 4 eingebracht. Auf der Oberfläche des Blockes 8 sind eine Reihe von Längsnuten 8 A ausgebildet, die mit Kanälen 8 B für die Zufuhr von Flüssigkristall

709821/0893

in die Längsnuten 8 A verbunden sind (vgl. hierzu die Figur 9 ). Wenn bei dieser Ausführungsform die Einfüllöffnungen 1 A der Zellen 1 in Berührung mit dem Block 8 gebracht werden,bilden sich Flüssigkristallfilme infolge der Oberflächenspannung und der Kapillarwirkung um die Einfüllöffnungen 1 A herum undder durch die Kanäle 8 B aufsteigende Flüssigkristall tritt in die Zellen 1 A ein. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist also mit der Arbeitsweise der Ausführungsformen gemäß Figuren . 1, 2 und 3 bzw. Figuren 4, 5 und 6 vergleichbar.

Die vorliegende Erfindung offenbart also eine Vorrichtung zum zum Einfüllen von Flüssigkristall in eine Flüssigkristallzelle,zu der eine Flussigkristallbevonatungseinrichtung aus einem gegenüber dem Flüssigkristall inerten Material gehört, die Kapillarkanäle \ für den Flüssigkristall aufweist, sodaß bei in Berührung bringen der Einfüllöffnung mit der Flüssigkristallbevorratungseinrichtung der Flüssigkristall durch Kapillarwirkung gleich in die Zelle : eingeführt werden kann. Diese Wirkung kann durch ein in einem Vakuumtank eingeführtes inertes Gas unterstützt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Verbrauch und die Verunreinigung des Flüssigkristalls auf einem Minimum zu halten.

- 10 -

709821 /0893

Claims

PATENTANSPRÜCHE
) Vorrichtung für das Einfüllen eines Flüssigkristalles in wenigstens eine Zelle einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, welche Zelle mit wenigstens einer EinftliHöffnung ver¹-sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (4) mit wenigstens einer Ausnehmung(4 A) in seiner Oberfläche zur Aufnahme des Flüssigkristalls (6) vorgesehen ist, daß eine Flüssigkristallbevorratungseinrichtung (5;7;8;) vorgesehen, die in die Ausnehmung eingebracht ist, und die Kapillarkanäle für den Flüssigkristall aufweist und daß eine Einrichtung (2,3) für das in Berührung bringen der Einfüllöffnung (IA) mit der Flüssigkristallbevorratungs-; einrichtung (5;7;8;) vorgesehen ist, derart, daß bei Berührung der Flüssigkristall in die Zelle (D durch die Einfüllöffnung (IA) eingefüllt wird.
) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zellenhalter (2) für das Halten einer Vielzahl von Zellen (1) unter Beabstandung und parallel Ausrichtung vorgesehen ist, daß die Ausnehmung (
4 A) eine Längsnut '

ist und sich die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung .· (5;7;8;) längs der Längsnut erstreckt.

709821/0393

ORIGINAL INSPECTED

- JA-

) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuumtank für die Aufnahme der Zelle oder der Zellen (1) und des Flüssigkristallträgers (4) zusammen mit der Flüssigkristallbevorratungseinrichtung (5;7;8;) vorgesehen ist.

) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumtank mit einer Quelle inerten Gases verbindbar ist, um den Druck in dem Vakuumtank zur Unterstützung des Einfüllens von Flüssigkristalls in die Zellen zu erhöhen.

^:
5 ) Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallbevorratungseinriehtung (5) eine spiralförmig gewickelte Wicklung ist, bei

_; der die Abstände zwischen benachbarten Windungen die j Kapillarkanäle bilden.
6 ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung (7) ein Bündel aus Fasern ist, deren Material

gegenüber dem Flüssigkristall inert ist.

j 7 ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung aus miteinander verknüpften Fasern besteht, deren Material gegenüber dem Flüssigkristall inert ist.

- 12 -

709821/0893

Yl -

) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallbevorratungseinrichtung (8) aus einem gekrümmten Bauteil besteht, das

eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Parallelnuten (8 A ), die mit Flüssigkristall aufgefüllt sind, und eine Vielzahl von Zuführkapillarkanälen (8B) aufweist, die mit den Längsnuten (8 A) verbunden sind, und der Zufuhr von Flüssigkristall in die Längsnuten durch Kapillarwirkung dienen.

) Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei zueinander parallele Längsnuten (4B,4A,4B) vorgesehen sind, daß die Wicklung (5) in die mittige Nut (4 A) eingebracht ist und daß die beiden Seitennuten (4B) der Aufnahme von aus der mittigen Nut (4A) überfließenden Flüssigkristall dienen.

709821/0893