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Dokumentenidentifikation DE19750404C2 07.10.1999
Titel Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien
Anmelder Bayer AG, 51373 Leverkusen, DE
Erfinder Nied, Heiko, 51467 Bergisch Gladbach, DE;
Kling, Martin, Dipl.-Ing., 51381 Leverkusen, DE;
Berneth, Horst, Dr., 51373 Leverkusen, DE
DE-Anmeldedatum 14.11.1997
DE-Aktenzeichen 19750404
Offenlegungstag 02.06.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.10.1999
IPC-Hauptklasse G02F 1/153
IPC-Nebenklasse G02F 1/161   B32B 7/12   B05C 11/11   

Beschreibung[de]

Um einen elektrochromen Spiegel bzw. ein elektrochromes Display dauerhaft funktionsfähig zu halten, ist es erforderlich, die elektrochrome Flüssigkeit vom Zutritt von Luftsauerstoff und anderen mit den elektrochrom aktiven Substanzen reaktionsfähigen Verbindungen freizuhalten und das Verdampfen von Bestandteilen der elektrochromen Flüssigkeit, insbesondere Lösungsmitteln zu verhindern, d. h. es ist erforderlich, die elektrochrome Flüssigkeit sicher in der Kammer zu verkapseln. Darüber hinaus muß die Kammer gasblasenfrei mit der elektrochromen Flüssigkeit gefüllt werden, da Gasblasen den Gebrauch derartiger Displays und Spiegel einschränken. Ein weiteres Problem ist ein Kontakt der elektrochromen Flüssigkeit mit unausgehärteten Komponenten des üblicherweise eingesetzten Epoxidharzklebers. Die nicht reagierten Komponenten des Klebers reagieren mit der elektrochrom aktiven Substanz und gegebenenfalls weiteren Komponenten der elektrochromen Flüssigkeit.

Aus JP 60/195 525 ist eine Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien bekannt, die durch zwei parallele Begrenzungsplatten und einen zwischen den Platten umlaufenden Wulst eines Spacer-Materials gebildet wird, wobei das Spacer-Material die Platten miteinander verbindet und aus einem ausgehärteten Klebstoff besteht. Die Flachkammer weist eine den Wulst durchdringende Kapillare auf, durch die Elektrolytflüssigkeit in die Kammer gefüllt wird. Bei der Befüllung der Kammer mit einer einzigen Kapillare kann nur das sogenannte "vacuum backfilling"-Verfahren angewendet werden. Da während des Einfüllens der Elektrolytflüssigkeit kein Gas mehr aus der Zelle entfernt wird, verbleibt das gesamte dem Druck der evakuierten Zelle entsprechende Gas in der Zelle.

Aus DE 26 12 039 ist eine Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien bekannt, die durch zwei parallele Begrenzungsplatten sowie einen zwischen den Platten an deren Rand vorgesehenen Abstandshalter gebildet wird. Zur Befüllung der Flachkammer sind in einer der beiden Platten Öffnungen vorgesehen, an die Röhrchen angeschlossen werden, durch die die Kammer mit einer Lösung befüllt wird. Öffnungen in der Platte haben den Nachteil, daß sie die Homogenität des Bildes z. B. bei einer Verwendung als Anzeigevorrichtung stören können und das zusätzlich zu der Abdichtung der beiden Platten gegeneinander weitere Dichtungen eingesetzt werden müssen und sich dadurch das Risiko eines Lecks erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ist eine Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien der eingangs genannten Art anzugeben, die eine einfache und sichere Befüllung ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Flachkammern nach den Ansprüchen 1 und 3 gelöst.

Dabei handelt es sich um Flachkammern, die durch zwei im wesentlichen parallele Begrenzungsplatten sowie einen zwischen den Platten umlaufenden Wulst eines ausgehärteten, dichten Klebstoffs, durch den die Platten miteinander verklebt sind, gebildet werden.

Zur Herstellung der Flachkammer kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß beide Begrenzungsplatten entlang der Verklebungslinie mit einem Band des Klebstoffs versehen werden, anschließend die Kapillare quer über das Klebstoffband gelegt wird und danach die beiden Platten zusammengefügt und der Klebstoff unter Erhitzen ausgehärtet wird. Zur Festlegung des Plattenabstands kann in üblicher Weise der Klebstoff mit Glaskugeln eines Durchmessers, der dem gewünschten Plattenabstand entspricht, vermischt sein.

Der Außendurchmesser der Kapillare ist kleiner, als der Abstand der Platten. Derartige Kapillaren können leicht aus Quarzglas hergestellt werden und sind für die Verwendung in der Hochdruckflüssigkeitschromatografie standardisiert kommerziell verfügbar. Beispielsweise sind für Flachkammern mit einem Plattenabstand von 0,2 mm Quarzglaskapillaren der Firma Seitz Chromatografie Produkte GmbH, Weiterstadt, BRD, mit der Artikel-Nr. SC 100 170 sowie SC 075 150 geeignet. Diese weisen Außendurchmesser von 0,17 mm bzw. 0,15 mm bei Innendurchmessern von 0,1 mm bzw. 0,075 mm auf.

Je nach dem Verfahren, das für die Befüllung der Flachkammer eingesetzt wird, werden eine oder mehrere Kapillaren vorgesehen. Bei der Ausbildung mit einer Kapillare durchdringt diese praktisch die gesamte Seitenausdehnung der Kammer; diese Ausbildung ist besonders gut für das sogenannte "vacuum backfilling" geeignet. Bei der Ausbildung mit mehreren Kapillaren werden bevorzugt zwei Kapillaren verwendet. Hier erfolgt die Befüllung durch Einleiten der Flüssigkeit in die eine Kapillare und Evakuieren der anderen Kapillare.

Bei einer Flachkammer mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist die Kapillare vorzugsweise derart angeordnet, daß ihre Öffnung zur Kammer in der Nähe einer Ecke mündet, insbesondere im Abstand von 1 bis 2 mm von der Innenseite des Wulstes an der Kammerecke. Im Falle, daß zwei Kapillaren vorgesehen sind, münden diese an zwei diametral gegenüberliegenden Ecken. Hier sind die Kapillaren derart angeordnet, daß sie den Klebstoffwulst nach innen etwas überragen, so daß das Risiko eines Verstopfens der Kapillaren durch von innen eindringenden Klebstoff ausgeschlossen wird. Vorzugsweise überragen die Kapillaren die Innenseite des Klebstoffwulstes um mindestens 1 mm.

Nach Befüllung der Kammer mit der elektrochromen Flüssigkeit kann die äußere Mündung der Kapillare auf einfache Weise mit Klebstoff verschlossen werden. Weder der Kontakt der elektrochromen Flüssigkeit noch die Aufheizung der im wesentlichen punktförmigen Verklebung des kapillaren Eingangs können die elektrochrome Flüssigkeit negativ beeinflussen. Eventuelle Reaktionen zwischen Klebstoff und elektrochromer Flüssigkeit finden lediglich an dem im wesentlichen punktförmigen kapillaren Einlaß statt. Eine Vermischung mit der in der Flachkammer vorhandenen elektrochromen Flüssigkeit findet nicht statt, da eventuelle Reaktionsprodukte nur durch Diffusion längs durch die Kapillare Zugang zur Kammer erreichen können.

Die Befüllung der erfindungsgemäßen Flachkammer kann in an sich bekannter Weise erfolgen, beispielsweise, wenn nur eine Kapillare vorhanden ist, durch das bekannte "vacuum backfilling". Dabei wird die Kammer und ein Behälter, der die elektrochrome Flüssigkeit enthält, in eine Vakuumkammer eingebracht, die Vakuumkammer evakuiert, wobei gleichzeitig die Flachkammer durch die Kapillare evakuiert wird, anschließend die Kapillare in die elektrochrome Flüssigkeit eingetaucht, und danach der evakuierte Behälter gegebenenfalls mit Schutzgas geflutet. Der sich dabei aufbauende Atmosphärendruck, gegebenenfalls auch überatmosphärischer Druck, über der Flüssigkeit drückt diese in die evakuierte Kammer hinein.

Im Falle, daß zwei Kapillaren vorgesehen sind, kann die eine Kapillare über aus der Hochdruckflüssigkeitschromatografie bekannten Armaturen und Flanschelementen mit einer Vakuumquelle verbunden werden und die andere Kapillare mit einem Behälter, der die elektrochrome Flüssigkeit enthält. Dabei wird entweder die elektrochrome Flüssigkeit mittels Vakuum in die Kammer "gehoben" oder aber, wenn der Behälter für die elektrochrome Flüssigkeit in Form einer Injektionsspritze ausgebildet ist, in die evakuierte Kammer injiziert werden. Die kammerseitige Öffnung der Kapillare, über die evakuiert wird, sollte bevorzugt in der Nähe der höchsten Stelle der Kammer liegen, damit das Restvolumen nach Flutung des Kapillareneingangs möglichst gering ist. Druck und Größe dieses Rest-Leervolumens bestimmt die Größe der in der Kammer verbleibenden Gasblase. Ist das Volumen der Gasblase klein genug, wird diese sich in der elektrochromen Flüssigkeit auflösen.

Um das Lösungsvermögen der elektrochromen Flüssigkeit zur Auflösung der Restgasblase zu verbessern, wird die elektrochrome Flüssigkeit vorzugsweise vor der Einfüllung in die Kammer durch Vakuumbehandlung entgast.

Im Falle der Befüllung mittels "vacuum backfilling", bei dem ja während des Einfüllens der elektrochromen Flüssigkeit kein Gas mehr aus der Zelle entfernt wird, verbleibt das gesamte dem Druck der evakuierten Zelle entsprechende Gas in der Zelle.

Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Befüllungsverfahren für die Flachkammer besteht daher darin, die Flachkammer nach dem "vacuum backfilling" nochmals zu evakuieren, wobei das Niveau der kammerseitigen Öffnung der Kapillaren im oberen Teil der senkrecht gestellten Kammer liegen sollte. Hierdurch wird bis zum Niveau dieser Öffnung elektrochrome Flüssigkeit aus der Kammer herausgefördert und danach das Gasvolumen evakuiert. Wird die Kammer danach erneut durch "vacuum backfilling" mit elektrochromer Flüssigkeit gefüllt, ist das in der Kammer verbliebene Restgas entsprechend dem Verhältnis von dem gesamten Kammervolumen zum Vakuumvolumen der zweiten Evakuierung reduziert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Flachkammer bestehend aus zwei parallelen Begrenzungsplatten 1 und 2, dem zwischen den Begrenzungsplatten umlaufenden Wulst aus ausgehärtetem Klebstoff 3 der durch die Kapillare 5 durchdrungen wird, so daß über die Kapillare der Flachkammerinnenraum 4 befüllt werden kann.

Fig. 2 zeigt die Verklebung 6 der äußeren Kapillarenöffnung. Dabei wurde das außerhalb der Kammer überstehende Kapillarenende nach der Befüllung durch Anritzen und Abbrechen gekürzt.

Fig. 3 zeigt eine erste erfindungsgemäße Kammer, die zwei diametral bezüglich der Kammer gegenüberliegende Kapillaren 5.1 und 5.2 aufweist. Dabei kann nach Senkrechtstellung der Kammer durch die eine Kapillare (5.1) elektrochrome Flüssigkeit eingeleitet werden und durch die andere Kapillare (5.2) evakuiert werden.

Fig. 4 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Kammer, die besonders gut für das vorher beschriebene 2-fache "vacuum backfilling" geeignet ist. Dabei durchdringt die Kapillare 5 praktisch die gesamte Seitenausdehnung der Kammer 4. Wird die Kammer nun nach dem ersten vacuum backfilling erneut dem Vakuum ausgesetzt, wobei die Kapillare 5 im wesentlichen senkrecht steht mit der Öffnung nach außen, wird zunächst die elektrochrome Flüssigkeit bis zum Niveau der kammerseitigen Öffnung der Kapillare aus der Kammer herausgezogen und anschließend der Gasraum über die Kapillare evakuiert. Durch das zweite vacuum backfilling verbleibt demnach erheblich weniger Gas in der Kammer als nur bei einfachem vacuum backfilling.


Anspruch[de]
  1. 1. Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien, die durch zwei parallele Begrenzungsplatten sowie einen zwischen den Platten umlaufenden Wulst eines ausgehärteten dichten Klebstoffs, durch den die Platten miteinander verklebt sind, gebildet wird, wobei zur Befüllung der Flachkammer eine parallel zu den Platten verlaufende, den Klebstoffwulst durchdringende und mit diesem verklebte Kapillare vorgesehen, ist, die Kammer bis unmittelbar vor den gegenüberliegenden Klebstoffwulst durchdringt.
  2. 2. Flachkammer nach Anspruch 1, bei der die Kammer einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Kapillare den Klebstoffwulst in einer Ecke durchdringt.
  3. 3. Flachkammer zur Befüllung mit fluiden Medien, die durch zwei parallele Begrenzungsplatten sowie einen zwischen den Platten umlaufenden Wulst eines ausgehärteten dichten Klebstoffs, durch den die Platten miteinander verklebt sind, gebildet wird, bei der die Kammer einen rechteckigen Querschnitt, aufweist und zur Befüllung zwei parallel zu den Platten verlaufende, den Klebstoffwulst durchdringende und mit diesem verklebte Kapillaren vorgesehen sind, die den Wulst an einander diametral gegenüberliegenden Ecken der Flachkammer durchdringen.
  4. 4. Flachkammer nach Anspruch 3, bei der die Kapillaren den Wulst auf der Innenseite um mindestens 1 mm überragen.
  5. 5. Flachkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine der Platten aus einem transparenten Träger besteht, der auf der Innenseite mit einer transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, und bei der die andere Platte zumindest auf ihrer Innenseite elektrisch leitfähig ist, wobei die elektrisch leitfähigen Oberflächen der beiden Platten außerhalb der Kammer mit elektrischen Kontakten versehen sind.
  6. 6. Flachkammer nach Anspruch 5, bei der die andere Platte ein Spiegel ist.






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