способ заполнения пакета дисплея жидкокристаллическим веществом
Классы МПК: | B65B31/02 наполнение, закрывание или наполнение с последующим закрыванием контейнеров в камерах под вакуумом или под давлением выше атмосферного или в камерах, содержащих особую среду, например инертный газ |
Автор(ы): | Аристов В.Л., Митрохин В.В., Артюхова А.с. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт "Волга" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-04-05 публикация патента:
20.09.1997 |
Использование: изобретение относится к производству изделий оптоэлектроники и может быть использовано для получения видеоустройств, оптической средой и элементом конструкции которых является жидкий кристалл (ЖК), в частности, при заполнении пакета дисплея ЖК. Сущность изобретения: в способе заполнения пакета дисплея ЖК веществом, включающем последовательно размещение в герметичной камере ЖК и пакета дисплея, дегазацию пакета и ЖК в процессе вакуумирования камеры, погружение пакета заливочным отверстием в ЖК вещество, заполнение пакета ЖК путем разгерметизации камеры и герметизацию заливочного отверстия пакета, дегазацию ЖК вещества и заполнение пакета ведут при температуре выше температуры изотропного состояния ЖК вещества в вакууме, а вакуумирование камеры и пакета дисплея ведут при температуре не выше температуры кристаллизации ЖК вещества. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ заполнения пакета дисплея жидкокристаллическим веществом, включающий последовательное размещение в герметичной камере жидкокристаллического вещества и пакета дисплея, дегазацию пакета и жидкокристаллического вещества в процессе вакуумирования камеры, погружение пакета заливочным отверстием в жидкокристаллическое вещество, заполнение пакета жидкокристаллическим веществом путем разгерметизации камеры и герметизацию заливного отверстия пакета, отличающийся тем, что дегазацию жидкокристаллического вещества и заполнение пакета ведут при температуре выше температуры изотропного состояния жидкокристаллического вещества в вакууме, а вакуумирование камеры и пакета дисплея ведут при температуре не выше температуры кристаллизации жидкокристаллического вещества.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству изделий оптоэлектроники (видеотехники) и может быть использовано для получения видеоустройств, оптической средой и элементом конструкции которых является жидкий кристалл (ЖК), в частности при заполнении пакета дисплея ЖК. Для высокоинформативных крупноформатных жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) основным способом введения ЖК в пакет дисплея является широко используемый в серийном производстве вакуумный способ. Известен способ заполнения ячейки индикаторного устройства ЖК разностью давлений, согласно которому в герметичной камере размещают ячейку индикатора и кювету с ЖК, затем создают в камере разрежение 1,33 0,133 Па (10-2 - 10-3 мм рт.ст.) и погружают ячейку заливочным отверстием в кювету с ЖК, напускают воздух в камеру и ЖК заполняет полость ячейки [1]К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что известный способ при заполнении пакетов индикаторов больших размеров не позволяет избежать сепарации ионов примеси по всей площади, что приводит к значительному разбросу электрооптических параметров. Аналогичные способы заполнения пакета индикатора ЖК известны и из зарубежных патентов. Например, в [2] описан способ заполнения, согласно которому из полости пакета откачивают газ и через заливочное отверстие вводят в нее ЖК вещество в условиях уменьшенного давления. Наиболее близким способом того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является вакуумный способ заполнения, заключающийся в том, что ЖК-материалы и пакеты индикаторов, имеющие по одному заливочному отверстию в торце, помещаются в герметичную камеру, из которой выкачивается воздух, торец индикатора погружается в слой жидкого кристалла, и в камеру вводится воздух или другой газ, который "запрессовывает" ЖК в пакеты индикаторов, заливочное отверстие герметизируется [3]
В процессе откачки воздуха из камеры и пакета одновременно происходит процесс дегазации ЖК, сопровождающийся выделением газовых пузырей из ЖК смеси и удалением их из рабочей зоны. Дегазацией ЖК исключается возможность возникновения газовых полостей в заполненном пакете, снижающих оптические характеристики индикатора. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в нем в процессе дегазации в вакууме происходит удаление газовых компонентов смеси, образующихся при испарении молекул с поверхности ЖК и находящихся в объеме воздушных пузырей в виде насыщенных паров. Это приводит к обеднению смеси, уменьшению концентрации компонентов и изменению исходного состава ЖК смеси, что нарушает однородность оптической среды, ухудшает электрооптические характеристики индикатора и повышает дефектность (процент брака) изделий на конечной стадии технологического маршрута введении ЖК в пакет индикатора. Негативные последствия этого способа усугубляются рядом факторов, имеющих место в современной практике изготовления ЖКД, а именно
1) использованием многокомпонентных смесей ЖК, что позволяет изменять параметры оптической среды в необходимых пределах (см. Гребенкин Н.Ф. Иващенко А.В. Жидкокристаллические материалы. М. Химия, 1989, 288 с.), но приводит к различным количественным потерям каждого компонента при испарении пропорционально его летучести или величине парциального давления;
2) использованием широкотемпературных ЖК смесей и повышением температуры заполнения, что позволяет уменьшить время операции за счет снижения вязкости смеси, но приводит к увеличению непропорциональных потерь каждого из ЖК компонентов, вследствие температурной зависимости давления насыщенных паров Р согласно соотношению
Р еА-В/Т,
где А и В постоянные для данного интервала температур

3) увеличением потерь в связи с необходимостью использования температурных режимов заполнения пакета выше температуры фазового перехода в изотропное состояние (T






6. Система вновь охлаждается до Т1




а) сводятся к минимуму потери ЖК вследствие процессов испарения и газовыделения, поскольку вакуумирование системы происходит при температуре ниже температуры кристаллизации, а дегазация ЖК в замкнутое пространство при температуре выше температуры перехода в изотропное состояние с последующим охлаждением до Т1

б) уменьшается дефектность изделия и повышается выход технологического цикла за счет сохранения исходного состава ЖК смеси и получения однородной оптической среды дисплея нейтрализацией процессов испарения и увеличения доли конденсированных паров компонентов ЖК смеси с различными значениями парциальных давлений понижением температуры откачки до Т1

в) снижается неравномерность контраста по информационному полю дисплея, обусловленная обеднением ЖК смеси в результате высаживания отдельных компонентов ЖК на внутренней поверхности плоского капилляра пакета (эффекта хроматографического разделения ЖК смеси в пакете), за счет увеличения скорости движения ЖК и сокращения времени операции заполнения пакета при уменьшении вязкости смеси с увеличением температуры согласно уравнению

и закону Пуазейля

где

С эмпирическая константа;
V, l, d объем, длина и толщина (зазор) внутренней полости пакета (плоского капилляра) соответственно;
S площадь щели заполнения;
DP = Pк- Pатм перепад давления внутри и вне полости пакета при заполнении. Применение предложенного способа введения ЖК оптического элемента в пакет дисплея иллюстрируется нижеследующими примерами. Пример 1. Пакет ЖК дисплея П-662, используемого в качестве экрана персонального компьютера ПК-300, имеет размеры 246х124х3 мм, информационную емкость 640х200 элементов отображения, зазор внутренней полости 8,0 0,1 мкм и три симметрично расположенных отверстия (щели) длиной 7 2 мм в торцевой части пакета. Оптической средой пакета дисплея служит широкотемпературный ЖК материал Z41-1565 ф. "Merck", представляющий собой смесь из 6 компонентов следующего состава, мас.

с температурами фазовых переходов Тк 20oC и ТJ 85oC. Кювета лодочка с количеством ЖК смеси не менее двукратного объема полости пакета (2 мм3) помещается на плиту устройства для заполнения (например типа УВР-3), снабженную системой термостатирования, обеспечивающей изменение, установку и автоматический контроль температуры в диапазоне 50 - 150oC (например циркулирующим хладоагентом типа аммиак, жидкий азот и т.д. электро- или терморадиационным нагревом при помощи ИК ламп типа КГМ-150, реле и пьезодатчиками контроля Т). Над лодочкой на рычаге манипулятора, управляемом извне камеры и допускающем по меньшей мере вертикальное перемещение, закрепляется пакет, обращенный вниз торцом с отверстиями для заполнения параллельно поверхности ЖК, после чего пакет и лодочка закрываются герметичным прозрачным полусферическим колпаком (крышкой камеры), имеющим выход на атмосферу и вакуумные насосы (например форвакуумный типа 16НВРНД и турбомолекулярный типа ТНМ-150). Камера и все, что в ней (плата, лодочка, ЖК), охлаждаются и термостатируются при Т1 25oC (Т1<Т - 20oC), после чего производится откачка воздуха из камеры и пакета до давления Рк 10-4 мм рт.ст. Затем камера изолируется от атмосферы, нагревается и термостатируется при Т2 120oC (Т2 > ТJ 85oC). Визуально наблюдаемое газовыделение из объема ЖК в виде поднимающихся и опадающих пузырей на поверхности ЖК фиксируется по увеличению давления Р (Рк < Р < Ратм.). После установления постоянного значения давления Р камера вновь охлаждается, термостатируется при Т1 25oC и откачивается. Процесс повторяется до тех пор, пока после очередного повышения температуры до 110oC изменения давления в камере не происходит (




с температурами фазовых переходов
К.-5oC.SA.53oC.N.60oC.J. Операция введения в пакет ЖК производится аналогично описанной в примере 1 со следующими параметрами режимов откачки и дегазации: температура охлаждения Т1=-10oC, уровень давления после откачки и дегазации Р 10-4 мм рт. ст. температура газовыделения Т2 85oC, количество циклов (n): охлаждение откачка нагрев равняется двум, время заполнения (t) 230


с температурами фазовых переходов
К.5oC.С*.47oC.SA.60oC.N.66oC.J
Процесс проводится аналогично описанному в примере 1 со следующими параметрами режимов откачки и дегазации: Т1 0oC, Т2 91oC, Р 10-4 мм рт.ст. n 3, t 160


Класс B65B31/02 наполнение, закрывание или наполнение с последующим закрыванием контейнеров в камерах под вакуумом или под давлением выше атмосферного или в камерах, содержащих особую среду, например инертный газ