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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung mehrerer elektrooptischer Zellen, insbesondere
Flüssigkristallzellen,
oder elektrochemischer photovoltaischer Zellen, wobei jede Zelle
einen mit einer Flüssigkeit
gefüllten
Hohlraum aufweist, der durch dichte Trennwände zwischen zwei mit Elektroden
versehenen Platten in dem Hohlraum definiert ist, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- (I) gemeinsames Herstellen eines Loses von
Zellen, die mit der Flüssigkeit
gefüllt
und verkapselt sind, wobei das Los zwei allen Zellen gemeinsame
Platten und ein Netz aus Einkapselungsmaterial, das die Platten
verbindet und die Trennwände der
Zellen bildet, umfaßt,
und
- (II) Unterteilen des Loses in einzelne Zellen und gegebenenfalls
Formen eines Umrisses jeder Zelle.
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Bei dem für die Herstellung eines Loses
derartiger Zellen am häufigsten
verwendeten Verfahren werden zwei große Glas- oder Kunststoffplatten
vorbereitet, wobei wenigstens eine dieser Platten durchsichtig ist;
auf diesen werden Elektroden und Leiterbahnen verwirklicht, auf
einer der Platten wird das Einkapselungsmaterial abgelagert, wobei
eine Einfüllöffnung für jede Zelle
ausgespart wird, und die beiden Platten werden zusammengefügt, um eine
Gesamtheit zu bilden, die mehrere Reihen offener Zellen umfaßt. Dann
wird diese Gesamtheit mittels Ritz- und Glasbruchtechniken (siehe
beispielsweise US-A-4 224 093) oder durch Sägen längs paralleler Geraden in geradlinige
Bänder
zerteilt. Da jede Zelle eine Einfüllöffnung längs einer Kante des Bandes hat,
werden dann die Zellen befüllt
und ihre Öffnungen
versiegelt; anschließend
wird das Band längs von
Geraden, die senkrecht zu den vorhergehenden sind, in einzelne rechteckige
Zellen zerteilt. Wenn der Umriß der
Zellen Abschnitte aufweisen soll, die von der Rechteckform abweichen,
werden in diesem Stadium diese Abschnitte durch Schleifen geformt. Eventuelle äußere Schichten,
wie etwa eine Polarisations-, eine Reflexions- oder eine "Transflexions"-Schicht, die insbesondere
auf den Zellen einer Flüssigkristallanzeige
(LCD) notwendig sind, werden später
aufgebracht, denn sie würden
durch den Schneid- und den Schleifvorgang beschädigt werden. Diese Fertigungs schritte,
die an jeder Zelle einzeln auszuführen sind, machen die Herstellung
komplizierter und teurer, als wenn sie an einem Los von Zellen ausgeführt werden
könnten.
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Die Herstellung wird noch schwieriger,
wenn jede Zelle außerdem
ein mittiges Loch enthalten soll, beispielsweise für den Durchgang
der Zeigerwellen einer Uhr, wenn die Zelle im Zentrum des Zifferblatts ist
oder dieses bildet. Es ist vorgeschlagen worden, ein solches Loch
durch eine fertiggestellte LCD-Zelle mit Hilfe eines Sandstrahls,
der die Form des Lochs hat, zu bohren; jedoch ergibt diese Technik
keinen präzisen
Schnitt und beschädigt
die Oberseite der Zelle, insbesondere die äußere Schicht oder die äußeren Schichten,
die zuvor aufgebracht worden sein könnten.
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In dem Patent US-4 094 058, das den
Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, sind verschiedene Verbesserungen
des herkömmlichen
Verfahrens zur Herstellung eines Loses von LCD-Zellen beschrieben,
die zum Ziel haben, möglichst
viele Arbeiten an dem Los auszuführen,
bevor es in Zellen zerteilt wird. Eine der beschriebenen Varianten
umfaßt
die zwei weiter oben definierten Schritte. Um in dem ersten Schritt
ein Los gefüllter
und verkapselter Zellen zu erhalten, wird auf eine der durchsichtigen
Platten das Einkapselungsmaterial aufgebracht, das das Netz aus
Trennwänden
bildet, dann der Flüssigkristall, dann
die zweite Platte von oben, und das Verkapseln wird ausgeführt. Es
ist jedoch fraglich, ob diese Verkapselung von guter Qualität sein kann,
da die Flüssigkeit
die miteinander zu verbindenden Oberflächen benetzt hat. Zum anderen
erfordern die in diesem Dokument empfohlenen Methoden einen bestimmten Abstand
zwischen den Trennwänden
zweier benachbarter Zellen, wodurch viel Platz verloren geht, und ermöglichen
nur die Herstellung von rechteckigen Zellen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, das herkömmliche
Verfahren der gemeinsamen Herstellung im Los so zu verbessern, daß es möglich ist,
so viele Arbeitsgänge
wie möglich
an dem Los auszuführen,
bevor dieses in einzelne Zellen zerteilt wird.
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Ein besonderes Ziel besteht darin,
mittels einfacher und wirksamer Techniken einen Schritt II auszuführen, um
außerdem,
wenn möglich
in einem einzigen Schritt, Zellen herzustellen, die nicht rechteckig
sind, wobei die Arbeitsgänge
des Schleifens vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung wird dieses
Ziel mit einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Art erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt II wenigstens
teilweise durch Schneiden mittels eines Wasserstrahls ausgeführt wird,
der benutzt wird, um einzelne Zellen zu erhalten, wobei das Wasser
ein Strahlmittel aufweist oder nicht.
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Obwohl die Technik des Schneidens
einer Glasplatte mit einem Wasserstrahl mit sehr hohem Druck bereits
bekannt ist und benutzt wird, eröffnet die
Idee, sie in der vorliegenden Erfindung zum Schneiden eines Loses
von mit einer Flüssigkeit
gefüllten
Zellen zu verwenden, neuartige und vorteilhafte Perspektiven für die betreffenden
Fertigungen. Da nämlich
der Wasserstrahl sehr scharf ist und die Abschnitte, die dem abgeschnittenen
Abschnitt benachbart sind, nicht verändert, können die Zellen vor dem Schneiden
praktisch im Los fertiggestellt werden. Insbesondere kann das Befüllen und
Einkapseln mit sicheren Methoden ausgeführt werden, und alle erforderlichen äußeren Schichten
können
auf das gesamte Los und folglich in einer einfacheren und wirtschaftlicheren
Art und Weise als auf einzelne Zellen aufgebracht werden. Außerdem ist
es nicht erforderlich, daß das
Schneiden in einer geraden Linie erfolgt, sondern es kann direkt
dem endgültigen
Umriß jeder
Zelle folgen, wodurch jede nachträgliche Bearbeitung wie etwa
das Schleifen vermieden wird. Der Umriß kann beliebige Formen aufweisen,
sogar konkave, was mit herkömmlichen
Techniken schwer zu verwirklichen ist. Die als Substrat dienenden
Platten können
aus Glas, aber auch aus anderen Werkstoffen, insbesondere aus Kunststoffen,
sein. Die Genauigkeit des Wasserstrahlschneidens ermöglicht, das
Netz aus Einkapselungsmaterial zu vereinfachen, insbesondere indem
Trennwände
verwirklicht werden, die zwei benachbarten Zellen gemeinsam sind,
wobei diese Trennwände
während
des Schritts II mit dem Wasserstrahl longitudinal geschnitten werden
können.
Wenn die Zellen Durchgangslöcher
enthalten, können
diese ebenfalls während
desselben Schritts durch Ausschneiden mit dem Wasserstrahl beispielsweise
an dem Los hergestellt werden, bevor die entsprechende Zelle davon
abgetrennt wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens wird wenigstens eine äußere Schicht, insbesondere
eine polarisierende Schicht, eine Entspiegelungsschicht, eine reflektierende
und/oder eine Schutzschicht, auf wenigstens eine Außenfläche des Loses
von Zellen vor dem Schritt II aufgebracht und mit den Platten während des
Schritts II geschnitten. Auch kann vorgesehen sein, das Los von
Zellen auf eine Trägerplatte
zu kleben, die gleichzeitig mit den Zellen zerschnitten wird.
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Wie in dem weiter obenbeschriebenen
herkömmlichen
Verfahren kann das Los von Zellen ein geradliniges Band sein, das
durch Unterteilen einer größeren Gesamtheit
von Zellen in mehrere Bänder erhalten
wird, die jeweils eine oder zwei Reihen von Zellen umfassen, derart,
daß jede
Zelle wenigstens einen geradlinigen Rand aufweist, der durch einen Rand
des Bandes gebildet ist und äußere Leiterelemente
umfaßt,
die mit Elektroden verbunden sind. Vorzugsweise erfolgt das Unterteilen
in Bänder
vor der Befüllung
der Zellen. Die äußere Schicht
oder die äußeren Schichten
können
nach dem Unterteilen in Bänder
aufgebracht werden, sofern sie nicht die äußeren Leiterelemente, die auf
den geradlinigen Rändern
vorgesehen sind, überdecken
müssen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
deutlich, die beispielhaft und nicht einschränkend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
gegeben ist, worin
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1 eine
zweidimensionale schematische Teilansicht eines Loses von Zellen
einer Flüssigkristallanzeige
(LCD) während
der Herstellung gemäß der Erfindung
ist;
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2 eine
Draufsicht einer vom Los der 1 gelösten Zelle
ist;
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3 eine
schematische Ansicht im Querschnitt längs der Linie III-III von 2 ist, die insbesondere
das Bohren eines mittigen Lochs in die Zelle zeigt;
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4 schematisch
in der Draufsicht eine Methode zum Bohren des mittigen Lochs zeigt,
und
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5 eine
Ansicht ähnlich
derjenigen von 1 für einen
weiteren Zellentyp ist.
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1 zeigt
eine Gesamtheit 1 von LCD-Zellen 2 während der
Herstellung, wobei alle diese Zellen zwischen zwei übereinanderliegenden
Platten 3 und 4, die im allgemeinen durchsichtig
sind, beispielsweise Glasplatten, definiert sind.
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Wenn sich außerdem auf die 2 und 3 bezogen
wird, die eine bekannte Struktur zeigen, ist ersichtlich, daß jede Zelle 2 einen
Hohlraum 5 umfaßt, der
dazu bestimmt ist, die Flüssigkristalle
zu enthalten, wobei dieser Hohlraum durch die Glasplatten 3 und 4,
die mit durchsichtigen Elektroden 6 und 7 belegt
sind, und durch dichte Trennwände 8 und 9,
die aus einem Einkapselungsmaterial hergestellt sind, das die Platten 3 und 4 aneinander
befestigt, definiert ist. In dem Beispiel, das durch die 2 und 3 veranschaulicht ist, umfaßt die Zelle
außerdem
ein mittiges Loch 10, beispielsweise für den Durchgang der Achsen
der Zeiger einer Uhr, wobei die Zelle dazu vorgesehen ist, auf dem
Zifferblatt der Uhr plaziert zu werden. Die Trennwand 9 folgt
dem äußeren Umfang des
Lochs 10, während
die Trennwand 8 dem äußeren Umriß der Zelle 2 folgt.
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Bei der in 1 gezeigten Gesamtheit sind die Umfangstrennwände 8 der
Zellen aus einem Netz aus Einkapselungsmaterial gebildet, das beispielsweise
die Trennwandabschnitte 11 umfassen kann, die zwei benachbarten
Zellen gemeinsam sind. Um die Zeichnung zu vereinfachen, ist nur
eine dieser gemeinsamen Trennwände 11 gezeigt,
jedoch könnte die
gleiche Anordnung für
die Gesamtheit übernommen
werden, um die Konfiguration des Netzes zu vereinfachen. Außerdem ist
zu sehen, daß eine
Einfüllöffnung 12 in
der Umfangswand 8 jeder Zelle 2 gegenüber einer
kleinen Wand 13 vorgesehen ist, die dazu dient, den Klebstoffpfropfen,
der verwendet wird, um die Öffnung 12 nach
dem Befüllen
der Zellen zu versiegeln, festzuhalten. In bekannter Weise sind die Öffnungen 12 längs der
geradlinigen und parallelen Trennlinien 14, die als strichpunktierte
Linien gezeigt sind, ausgerichtet. Die inneren Trennwände 9 sind
in 1 nicht gezeigt.
In diesem Stadium ist der Bereich des zukünftigen Lochs 10 jeder
Zelle vorzugsweise mit einem runden Plättchen 15 aus Einkapselungsmaterial
belegt. Um die Zeichnung zu vereinfachen, ist nur eines dieser Plättchen gezeigt.
Dieses Plättchen
hat einen größeren Durchmesser
als das Loch, und es wird während
der Schaffung des Lochs gleichzeitig mit dem Glas geschnitten.
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In den 2 und 3 ist außerdem zu sehen, daß jede Zelle 2 einen
geradlinigen Rand 16 dort aufweist, wo die untere Platte 4 seitlich
in bezug auf die obere Platte 3 vorsteht, um nahe des Randes
eine Reihe von Leiterbahnen 17 sichtbar werden zu lassen
(wovon einige in 2 dargestellt
sind), die als Außenverbindungen
für die
Elektroden 6 und 7 dienen. Der Rest des äußeren Umrisses 20 der
Zelle 2 ist den beiden Platten 3 und 4 gemeinsam
und umfaßt
zwei gekrümmte
Abschnitte 21 und 22 sowie einen geradlinigen
Abschnitt 23.
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Die Herstellung der LCD-Zellen 2 erfolgt
bevorzugt folgendermaßen:
Die Gesamtheit 1 von leeren Zellen wird auf herkömmliche
Art und Weise hergestellt, d. h., daß die beiden Glasplatten 3 und 4 mittels
einer bekannten Technik mit einem Netz von Elektroden und Leiterbahnen
bedeckt werden, danach wird das Einkapselungsmaterial auf eine davon aufgebracht,
derart, daß ein
Netz gebildet wird, das die weiter obenbeschriebenen Elemente 8, 11, 13 und 15 umfaßt, und
schließlich
wird die zweite Platte nach einem vorangehenden Ausrichten auf dieses Netz
aufgebracht, um mittels des Einkapselungsmaterials mit der anderen
verbunden zu werden. Danach wird die Gesamtheit 1 in mehrere
Lose 24 in Form von geradlinigen Bändern unterteilt, indem sie längs paralleler
Linien 14 mittels einer Technik, die geeignet ist, den
geradlinigen Rand 16 jeder Zelle auszubilden, der die Außenverbindungen 17 umfaßt, geschnitten
wird. Ein Verfahren dieser Art, bei dem mit Hilfe eines Diamantwerkzeugs
eine Bruchlinie auf jeder Glasplatte angerissen wird, wobei die
beiden Linien zueinander versetzt sind, und anschließend das Glas
längs dieser
Linien gebrochen wird, ist beispielsweise in dem US-Patent 4 224 093
beschrieben. Es wird angemerkt, daß jedes Los 24 zwei
Reihen von Zellen 2 enthalten kann, wenn die Einfüllöffnungen 12 der
Zellen der zweiten Reihe nach der Seite gerichtet sind, die zu jener
der Einfüllöffnungen der
ersten Reihe entgegengesetzt ist.
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Schließlich wird jedes Los 24 gesondert
behandelt, um mittels einer bekannten Technik das Befüllen der
Zellen 2 mit dem Flüssigkristall
auszuführen
und anschließend
die Einfüllöffnungen 12 zu
versiegeln. Auf jedes Los 24 können dann alle erforderlichen äußeren Schichten
aufgebracht werden, vorzugsweise in Form von Bändern, die im wesentlichen die
gesamte Länge
des Loses 24 abdecken. Wie 3 zeigt,
können
so die oberen Schichten 25 verwirklicht werden, die beispielsweise
eine dünne
Polarisationsschicht und einen Schutzlack umfassen, und die unteren
Schichten 26, die beispielsweise eine dünne Polarisations- und Reflexionsschicht
sowie eine Schutz- oder Verstärkungsfolie
umfassen.
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Der letzte Schritt des Verfahrens
besteht darin, die Abschnitte 21, 22 und 23 des
Umrisses jeder Zelle 2 auszuschneiden, wodurch sie vom
Los 24 abgetrennt wird, und außerdem das mittige Loch 10 auszuschneiden.
Dies erfolgt vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsschritt mit Hilfe
einer Hochdruckwasserstrahl-Schneidemaschine,
die vorzugsweise eine automatische Steuerung besitzt. Vorzugsweise
sind der Wasserstrahl 30 (3)
und die ihn erzeugende Düse 31 ortsfest,
während
die Maschine das Los 24 so in einer Ebene bewegt, daß der Strahl
der auf dem Los zu schneidenden Bahn folgt. Jedoch sind auch Techniken
anwendbar, die einen ortsveränderlichen Strahl
benutzen.
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Es ist beabsichtigt, in den Geltungsbereich der
vorliegenden Erfindung auch den Fall einzuschließen, in dem das Wasserstrahlschneiden
an einem Teillos erfolgt, das nur eine einzige Zelle umfaßt. Dies
ist der Fall, wenn in dem weiter obenbeschriebenen Beispiel jedes
Band 24 mit irgendeiner bekannten Technik längs quer
verlaufender Linien senkrecht zu den Linien 14 zerteilt
wird, um die Zellen 2 vor dem Ausschneiden ihres Umrisses 20 mittels
Wasserstrahl zu trennen.
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Jedes Loch 10 einer Zelle 2 wird
vorzugsweise vor dem Umriß 20 ausgeschnitten,
während
die Zelle noch mit dem Los verbunden ist. 4 zeigt in einer Vergrößerung eine
Methode, um das Loch 10 auszuschneiden, die aufgrund der
Tatsache, daß der Wasserstrahl 30 einen
Durchmesser aufweist, der deutlich kleiner als derjenige des Lochs 10 ist,
vorteilhaft ist. Zunächst
wird das Los in eine Position gebracht, derart, daß sich der
Strahl in einem Bereich im Inneren des Lochs 10, beispielsweise
in der Mitte des Lochs, befindet, um hier ein erstes kleines Loch 32 zu
bohren, das die gesamte Zelle durchquert, wobei dieses Loch einen
ungleichmäßigen Durchmesser
aufweisen kann, da es ein anfängliches
Grundloch ist. Anschließend
wird das Los 24 derart verschoben, daß der Strahl einer beliebigen
Bahn 33 folgt, um den äußeren Umfang 34 des
Lochs 10, der kreisförmig
ist oder eine andere Form aufweist, zu erreichen, danach wird das
Verschieben längs
dieses äußeren Umfangs 34 fortgesetzt,
um ihn entsprechend der genauen angestrebten Form auszuschneiden.
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Wie 3 zeigt,
werden durch das Wasserstrahlschneiden des äußeren Umrisses 20 der
Zelle 2 gleichzeitig die beiden Glasplatten 3 und 4,
die äußeren Schichten 25 und 26 und
gegebenenfalls das Einkapselungsmaterial, das die Trennwand 8 an
der Stelle bildet, wo eine gemeinsame Trennwand wie etwa die Trennwand 11 (1) vorgesehen ist, geschnitten.
Diese Technik ergibt einen scharfen und sauberen Schnitt und verursacht
keine mechanische oder chemische Beschädigung der äußeren Schichten 25 und 26 in
der Nähe
der Schnittlinie.
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5 zeigt
die Anwendung einer ähnlichen Technik
für die
Herstellung einer Gesamtheit 41 von elektrochemischen photovoltaischen
Zellen 42, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind
und beispielsweise eine Kreisform haben. Zellen dieser Art sind
beispielsweise in den Veröffentlichungen
WO 91/16 719 und WO 95/18 456 beschrieben. Da sie nur zwei Anschlüsse für Außenverbindungen
benötigen,
können diese
entweder durch Löcher,
die in den Glasplatten vorgesehen sind, oder aber durch leitfähige Schichten,
die sich von den Elektroden bis zum Rand der Zelle erstrecken, verwirklicht
sein. Folglich ist es möglich,
das Los 41 aus Zellen 42, die mittels bekannter
Methoden befüllt
werden, vollständig
herzustellen und dann die Gesamtheit des äußeren Umrisses 43 jeder
Zelle 42 mittels Hochdruck-Wasserstrahl-Technik auszuschneiden
und auf diese Weise jede Zelle vom Rest des Loses abzutrennen. Eine solche
Zelle kann außerdem
ein Loch enthalten, das dem weiter obenbeschriebenen Loch 10 entspricht, beispielsweise
dann, wenn die Zelle den Platz eines Zifferblatts einer Uhr einnehmen
soll.