DK143525B - Celle med hulrum og fremgangsmaade til fremstilling af samme - Google Patents

Description

(19) DANMARK

(12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ου 143525 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 1443/75 (51) |nt.CI.3 β 02 F 1/13 (22) Indleveringsdag 4. apr. 1975 (24) Løbedag 4. apr. 1975 (41) Atm. tilgængelig 6. okt. 1975 (44) Fremlagt 31· aug. 198l (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 5. apr. 1974, 50199/74, IT

(71) Ansøger GIORGIO BARZILAI, Rom, IT: PAOLO MALTESE, Rom, IT: CESARE

MARIA OTTAVI, Rom, IT.

(72) Opfinder samme.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) celle med hulrum og fremgangsmåde til fremstilling af samme.

Opfindelsen omhandler en celle med hulrum af den i krav l’s indledning angivne art.

I de kendte celler af denne art er der udetrakte områder, hvor afstandsstykkerne ved udøvelse af en trykkraft først berører Q pladevæggene efter at trykkraften har bevirket en vis formind- 0 skelse af den oprindelige hulrumstykkelse i disse områder, hvil- -j ken formindskelse kan sammenlignes med overfladernes planitets- 0 fejl.

t

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en celle af den an-givne art, især en celle til flydende krystal, Rvor tykkelsen af 2 143525 hulrummet er nøje kontrolleret, hvor virkningen af bølgeujævnhederne eller ruheden af overfladen af udgangsstøtteelementerne er nedsat, og hvor den fremstillede celle har en stor modstandsdygtighed over for mekaniske eller termiske spændinger, der søger at ændre tykkelsen af cellens hulrum.

Dette opnås ved en udformning af den i krav l’s kendetegnende del angivne art.

En sådan celle vil som følge af de i de to støttelegemer fremkaldte interne spændinger reagere over for en trykkraft på støttelegemerne som en celle med adskilt beliggende afstandsstykker med den forbedring, at fra begyndelsen er bølgeujævnhederne delvis kompenseret og ruhederne delvis udjævnet, i det mindste i områderne for gensidig berøring, på grund af den permanent komprimerede stand som følge af de interne spændinger, og cellen reagerer meget gunstigt over for trækkræfter, fordi den komprimerede stand modvirker en deformation i den pågældende retning.

Opfindelsen omhandler også en fremgangsmåde til fremstilling af cellen, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav 4’s kendetegnende del angivne.

Ved denne fremgangsmåde skabes der i den færdige celles støttelegemer residualspændinger, der opretholder støttelegemerne i komprimeret stand, hvilket sideløbende bidrager til at udjævne ruheden af berøringsområderne (afstandsstykker og periferikanter) imellem de to støttelegemer og til at udligne bølgeujævnhederne af de overfor hinanden liggende overflader. Disse spændinger er da de samme, der modsætter sig de trækkræfter, som påvirker cellen.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 og 2 er skematiske afbildbinger af de to pladeformede understøtningslegemer for cellen ifølge opfindelsen, henholdsvis før og efter deres sammenpresning og tillukning, 3 143525 fig. 3 et spændings/stræknings-diagram for cellen ifølge opfindelsen, fig. 4 og 5 afbildninger af en ændret udførelsesform for en celle ifølge opfindelsen, svarende til fig. 1 og 2, og fig. 6 og 7 tværsnit igennem andre udførelsesformer for cellen ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser en celle med to understøtningsplader 10 og 11, sædvanligvis bestående af glas. I pladen 10 er der svarende til den overflade, der er beregnet til at ligge over for den anden plade 11, udformet et hulrum 12, bestemt til at rumme den flydende krystal, og i hvilket hulrum der også er tilvejebragt afstandsstykker 13 samt en periferisk bro 14, der strækker sig langs hele omkredsen af hulrummet. Både hulrummet 12 og de jævnt fordelte afstandB!-stykker 13 er fremstillet ved fotogravering som kendt fra anden teknik til dannelse af et lag af ønsket form og størrelse med den tolerance, der kan opnås ved en sådan fremgangsmåde.

Som vist på fig. 1 er de som udgangslegemer anvendte plader 10 og 11 krummet i cylinderform og anbragt med de konvekse overflader vendende imod hinanden.

Når fremstillingen af de enkelte plader er afsluttet, anlægges pladerne imod hinanden ved under et passende tryk at nærme de divergerende kanter til hinanden, indtil begge pladerne er blevet plane, og på dette arbejdstrin foretage en randsvejsning 30 til dannelse af den på fig. 2 viste celle.

Den på fig. 3 viste spændings-/stræknings-kurve for de aktive områder af cellen er opnået ved at udøve to lige store og modsat rettede kræfter F (fig. 2) vinkelret på overfladerne og måle formindskelsen L af tykkelsen af hulrummet, eksempelvis ved interfe-rometrisk rumfangsmåling.

Et karakteristisk træk for sådanne kurver er, at for små deformationer er forholdet imellem deformationen og spændingen det, der svarer til en struktur, hvor de to støttelegemer er bundet til hinanden svarende til afstandsstykkerne og svejsesømmene, hvorimod 143525 4 dette forhold for tilstrækkelig store kræfter i trækretningen er det, der svarer til en struktur, hvor de to støttelegemer er bundet til hinanden alene ved svejsesømmene. Alle de omtalte deformationer er elastiske og reversible.

i I denne forbindelse er en plausibel forklaring på opførselen af 'cellen ifølge opfindelsen at være en fordeling af de interne spændinger som antaget på fig. 2.

I den på fig. 2 viste konstruktion udsættes svejsesømmen 30 ved det indvendige hjørne af kanten af pladerne 10 og 11, som mekanisk kan opfattes som et hængsel, for trækkræfter 15 fra pladerne, som i fri tilstand ville søge at antage den på fig. 1 viste konvekse form. De yderste materialelag af pladerne strækkes, medens de indre lag i berøring med hulrummet krympes. Svarende til afstandsstykkerne 13 virker der imellem den ene og den anden plade en trykkraft 16, hvis resultant er lig med og modsat rettet trækkræfterne 15.

Et karakteristisk træk for cellen ifølge den på fig. 1 og 2 viste foretrukne udførelsesform er, at ved opbrækning af tætlukningen søger de to plader at genoptage deres oprindelige krumning. Fig.

4 og 5 viser en ændring, hvor udgangspladerne 10 og 11 har en sfærisk krumning, hvor udgangspladerne tildeles den ønskede krumningsradius under hensyntagen til toleranceområderne af vital betydning. Det har vist sig, at det er hensigtsmæssigt at starte med plane glasplader med den ønskede kvalitetsgrad, d.v.s. plader, hvis ruhed og overfladebølgeujævnheder ligger inden for et område, som ikke senere indvirker på tykkelsen af hulrummet. Ifølge de fra glasteknologien kendte fremgangsmåder tildeles pladen derfor en sfærisk krumning med en krumningsradius på mindst 5 m, fortrinsvis imellem 20 m og 80 m. Efter eller før tildelingen af krumningen tilvejebringes på de plane plader et foreskrevet antal afstandsstykker 13 ved konventionelle fremgangsmåder.

Derefter presses pladerne med de imod hinanden vendende konvekse overflader sammen og tætlukkes langs kanterne som for den på fig.

1 og 2 viste udførelsesform.

5 143525 I den på fig. 6 viste udførelsesform kan kantsvejsningen vad hjælp af et materiale 17 mekanisk sammenlignes med en stiv indspændt ende, og den midterste overflade af pladerne ville ikke ændre form, såfremt pladerne blev frigivet. Overfladen af kanten ville derimod søge at antage den med en punkteret linie viste form. Dette skyldes i modsætning til de foregående udførelsesformer, at pladernes ydre lag af materialet 17 underkastes en sammentrykning 18, medens det indre lag underkastes en trækkraft 19. Den elastiske reaktion af pladerne 10 og 11 fremkalder trykkræfter 20 ved afstandsstykkerne og modvirkende kræfter 21 langs kanterne.

Også for konstruktionen på fig. 7 vil de midterste overflader af pladerne 10 og 11, såfremt disse frigøres; ikke forandre deres form. Pladerne er sammensvejset ved materialelag 22 og er forsynet med riller udfyldt med et materiale 23, så der udøves trykkræfter 24 på de ydre lag af pladerne.

Som følge heraf fremkaldes der trykkræfter 26 ved afstandsstykkerne og udligningskræfter 25 og 27.

Til fremstilling af cellen ifølge opfindelsen udgår man fra understøtningslegemer med mindst to overflader, der anbringes vendende imod hinanden, og der tilvejebringes et passende antal afstandsstykker, eller der ætses på den ene eller flere af overfladerne et antal hulrum af den ønskede dybde, der kan variepe, såfremt der ønskes en variabel tykkelse af hulrummet, idet disse hulrum (specielt i det tilfælde, hvor deres bredde er stor i forhold til tykkelsen af det tynde støttelegeme) kan rumme fremspringende' tænder, der virker som afstandsstykker.

Derefter anlægges overfladerne imod hinanden ved at underkaste dem en tryk- eller trækkraft, som er tilpasset formen af udgangsoverfladerne således, at støttelegemerne deformeres elastisk og overfladerne kan berøre hinanden igennem afstandsstykkerne. Derefter svejses kanterne og mulige andre foreskrevne steder således, at overfladerne ved ophør af de påtrykte kræfter forbliver i berøring med hinanden igennem afstandsstykkerne, og at der i det indre af støttelegemerne og svejsesømmene forbliver spændinger, der skaber en komprimeret stand af de samforbundne overflader ved virkningen 6 143525 af afstands stykkerne. Sådanne svejsesømme tætlukker desuden hulrummet.

Alternativt kan de nødvendige interne spændinger i konstruktionen påtrykkes helt eller delvis efter eller under sammensvejsningen af de to støttelegemer ved en plastisk kryhning af hele eller en del af det materiale, af hvilket støttelegemerne er fremstillet, eftersom denne kryhning bevirkes af de mekaniske eller termiske spændinger, som påtrykkes disse materialer.

De benyttede understøtningslegemer skal bestå af materialer såsom glas med sådanne mekaniske egenskaber, at de kan underkastes spændinger under opretholdelse af de interne spændinger under drift og forenelig med en passende levetid af cellen uden at underkastes ekstra deformationer, brud eller andre svækkelser under cellens brugstid.

Afstandsstykkerne kan også bestå af forskellige materialer med en sådan tykkelse, deformationsevne og opstilling, at man opnår det foreskrevne hulrum. De kan eksempelvis fremstilles ved på mindst den ene overflade at udsprede glasperler med samme diameter, men de kan også opnås ved i selve materialet af understøtningslegemet at dække nogle få områder, fra hvilke der ikke skal fjernes materiale, og udføre ætsningen på den udækkede overflade ved en passende fremgangsmåde. Det har i alle tilfælde vist sig, at for at opnå hulrum med en tykkelse på under 5 mikrometer skal fordelingen af afstandsstykkerne være således, at intet punkt i hulrummet ligger mere end 4 mm fra et afstandsstykke eller fra omkredsen af hulrummet.

I de cellevæggen dannende overflader kan der udbores huller til opfyldning af cellen, eller der kan udspares kanaler osv.

Den på fig. 2 viste celle kan fremstilles på følgende måde:

Udgangsmaterialet er plane glasplader med en tykkelse på 3 mm, og hvis imod hinanden vendende overflader har bølgeujævnheder af størrelsesordenen 1 mikrometer og således, at der i hvert punkt og langs enhver tværsnitslinie af overfladen opstår krumninger på under

O

0,1 yum/cm . Pladerne, der måler 10 x 10 cm, underkastes en sådan 7 163525 p behandling, at de antager en krumning på 1 ^um/cm , der er næsten jævn, da den er meget større end krumningerne som følge af de oprindelig tilstedeværende bølgeujævnheder.

På den konvekse overflade af hver plade udætses et hulrum af størrelsen 9 x 9 cm og en dybde på 3 mikrometer og med broer udgående fra bunden af hulrummet og med en højde svarende til hulrummets dybde af cylindrisk udformning med en diameter på 0,1 mm og anbragt i knudepunkterne af et teoretisk gitter af størrelsen 1 x 1 mm beliggende i det indre af hulrummet.

Derefter kan der på de konvekse overflader aflejres elektrisk og kemisk aktive tynde lag ved fremgangsmåder, som ikke tilvejebringer yderligere deformation i glasset, så at lagene får det ønskede profil.

Derefter anlægger de to konvekse overflader imod hinanden, og ved at udøve en jævn trykkraft på 1 kg/cm bringes alle afstandsstykkerne til berøring.

En ringe mængde formstof bringes til at sive fra kanterne til det indre og bringes til fuldstændig polymerisering for at forhindre enhver efterfølgende forskydning.

Ved ophør af det på pladerne udøvede tryk er de indvendige overflader parallelle inden for 0,2 mikrometer som fastslået ved interferensfigurer fra monochromatisk natriumlys.

p

Det samme resultat kan opnås ved at udøve et tryk på 2 kg/cm før og efter klæbetrinnet, begrænset til en 5 mm bred strimmel langs hele omkredsen af cellen.

Den på fig. 2 viste konstruktion kan også fremstilles ved at gentage ovennævnte operationer med undtagelse af glashvælvningen, men til klæbning i stedet for et formstof at anvende en udrørt glasmasse med et smeltepunkt på ca. 550°C.

Under det termiske kredsløb, der kræves til svejsning af glasset, underkastes cellen et tryk på hele overfladen og samtidigt tryk, der søger at krympe de ydre lag af pladerne. Disse kræfter opnås 8 143525 ved at anbringe de ydre celleoverflader imellem to metalblokke, som er afrettet, stive og har en større udvidelseskoefficient end glasset. Blokkene presses imod pladerne ved en temperatur på 570° C og nedkøles til 440°C, medens cellen opretholdes under et p tryk på 2 kg/cm . Derved tilvejebringes der en plastisk krybning af pladeglasset, som ved afkøling fremkalder de indvendige spændinger på fig. 2 og den samme tykkelsesjævnhed af hulrummet som i den tidligere beskrevne udførelsesform.

Den på fig. 6 viste konstruktion kan opnås på følgende måde:

Udgangsstøttelegemerne er flade plader med samme tykkelse og overfladeegenskaber som i de foregående udførelseseksempler.

Der udskæres plader med en dimension på 53 x 73 cm, og den ene plade forsynes med et hulrum på 50 x 70 cm med en dybde på 3 mikrometer og med broer i knudepunkterne af et ideelt gitter på 5 mm som i de foregående tilfælde.

Eventuelt påkrævede tynde lag aflejres på pladerne uden at fremkalde nogen deformation.

Et 3 mikrometer dybt lag af formstof aflejres på den ene plade som en strimmel med en bredde på 1,5 cm både langs kanterne og til dannelse af et gitter med 10 cm lange sider over hele pladeoverfladen, bortset fra visse afbrydelser af strimlerne, så at de 10 x 10 cm store felter, i hvilke pladeoverfladen således opdeles, står i indbyrdes forbindelse.

Pladerne anlægges imod hinanden og sammenpresses under et tryk på 2 kg/cm , medens formstoffet fuldstændigt polymeriserer.

Den herved opnåede celle er ved ophør af trykket ikke jævn, da kun få afstandsstykker berører hinanden indbyrdes.

Derefter udspares der U-formede riller i yderfladerne af begge plader ved hjælp af en diamantslibeskive i svejseområderne, hvilke riller har en dybde på 1,2 mm og en bredde på 1 mm.

9 143525 I rillerne indpresses der en aluminiumtråd, hvis egenspænding er således, at den fremkalder det på fig. 7 viste system af spændinger og en jævn tykkelse af hulrummet inden for 0,1 mikrometer over hele overfladen.

Konstruktionen på fig. 5 kan fortrinsvis opnås ved at udgå fra plader med en sfærisk krumning. Udgangsmaterialet er plane glasplader med en tykkelse på 3 mm og en størrelse på 68 x 35,5 mm.

På overfladen af den ene plade formes der ved fotogravering et centralt hulrum på 58 x 20 mm med en dybde på 3 mikrometer og med broer udgående fra bunden af hulrummet og en højde lig med hulrummets dybde af en cylindrisk form med en diameter på 0,05 mm, anbragt i knudepunkterne af et idealt gitter på 2 x 2 mm beliggende inden i hulrummet. De således behandlede plader underkastes en sådan varmebehandling, at der frembringes en sfærisk krumning svarende til en radius på 51 m.

Derefter aflejres der på de konvekse overflader elektrisk og kemisk aktive tynde lag uden at deformere glasset, og således opnås de ønskede profiler af lagene.

Pladerne anlægges imod hinanden ved at udøve et jævnt tryk langs kanterne, til afstandsstykkerne kommer i berøring, og formstoffet, der bringes til at sive fra kanterne ind imod det indre i en fore-skreven afstand bringes, til polymerisering.

Ved ophør af trykket på de to plader forbliver de indvendige overflader parallelle inden for en tolerance på 0,1 til 0,6 mikrometer som bekræftet af interferensfigurerne ved monochromatisk gult na-triumlys.

Claims (4)

10 143525 Patentkrav :

1. Celle med hulrum, omfattende mindst ét sæt plane understøtningslegemer, der er sammensvejset langs kanterne, og imellem hvis imod hinanden vendende overflader der dannes et hulrum til optagelse af en flydende krystal, i hvilket hulrum der er anbragt et antal afstandsstykker med samme tykkelse som hulrummet i et foreskrevet mønster imellem de imod hinanden vendende overflader af de to understøtningslegemer, kendetegnet ved, at der i understøtningslegemerne er fremkaldt interne forspændinger således, at legemernes imod hinanden vendende overflader holdes sammenpresset til berøring med hinanden over afstandsstykkerne.

2. Celle ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forspændingen fremkommer ved, at understøtningslegemerne er blevet underkastet en forkrumning og anbragt med deres konvekse overflader beliggende over for hinanden til afgrænsning af et hulrum af form som en negativ linse, inden de sammenpresses og sammensvejses langs kanterne.

3. Celle ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i de ydre overflader af de to understøtningslegemer er tilvejebragt riller i svejseområderne, og at et materiale er indpresset og lejret i rillerne til fremkaldelse af de interne forspændinger.

4. Fremgangsmåde til fremstilling af en celle med hulrum ifølge krav 1, hvor to understøtningslegemer først anbringes med imod hinanden vendende overflader til afgrænsning af et hulrum, i hvilket der anbringes afstandsstykker i et forudbestemt mønster, hvorefter kanterne af de to understøtningslegemer sammensvejses, kendetegnet ved, at de to understøtningslegemer forspændes internt således, at deres imod hinanden vendende overflader sammenpresses til berøring med hinanden over afstandsstykkerne.