УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАКЕТОВ ИНДИКАТОРОВ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ Российский патент 1996 года по МПК B65B31/02 

Изобретение относится к машиностроению для изделий электронной техники и может быть использовано для заполнения жидкокристаллическим веществом (ЖКВ) пакетов индикаторов, используемых в устройствах для отображения информации, например, в электронных часах, калькуляторах и т.п.

Одной из проблем производства индикаторов на жидких кристаллах (ЖКИ) является проблема высокопроизводительного и качественного заполнения их пакетов с минимальными потерями ЖКВ, которое является весьма дорогостоящим. Пакет ЖКИ состоит из двух стеклянных пластин, склеенных по периметру. Зазор между пластинами, образующий заполняемый ЖКВ объем, составляет всего 5-30 мкм. Для введения ЖКВ в пакет имеется узкое заливочное отверстие (щель). ЖКВ должно полностью заполнить объем пакета, без пузырей, т.к. наличие воздушных пузырей ухудшает эргономические характеристики ЖКИ. Весьма малый заполняемый объем пакета (0,001-0,006 см³), узкая заливочная щель длиной 1-2 мм и шириной 5-30 мкм вызывают значительные трудности введения ЖКВ в пакет.

Известно устройство для заполнения пакетов индикаторов жидкокристаллическим веществом, содержащее вакуумную камеру, ванну для жидкокристаллического вещества, смонтированные в последней контактирующие элементы и расположенную на ними кассету для пакетов (см. патент США N 4099550, кл. В 65 В 31/02, опублик. 1978). Это устройство позволяет при заполнении пакетов значительно более экономично расходовать ЖКВ. В нем заполнение пакетов осуществляется так называемым капиллярным способом. Работоспособность этого устройства обеспечивается за счет откачки камеры и пакетов, затем контакта пакетов торцом, имеющим заливочное отверстие, с контактирующим элементом, на контактной поверхности которого имеется тонкий слой ЖКВ. Этот слой подается на поверхность контакта с помощью капилляров контактирующего элемента, помещенного в ванночку с ЖКВ. Непрерывность слоя на поверхности контакта обеспечивается капиллярным давлением, создаваемым в капиллярах поверхностным натяжением на искривленной поверхности жидкого кристалла.

В этом устройстве имеется несколько вариантов конструкций контактирующего элемента, однако все они достаточно сложны, в процессе работы у них изменяются условия контактирования, что снижает надежность работы контактирующего элемента, ухудшает качество заполнения пакетов. Это приводит к потерям ЖКВ при заполнении пакетов, особенно при замене ЖКВ и очистке устройства.

При выполнении контактирующего элемента в виде катушки с намотанной золоченной проволокой на стержень в процессе работы нарушаются шаги и капиллярные канавки, в результате чего происходит некачественное заполнение пакетов, особенно при заполнении группы пакетов.

В случае применения контактирующего элемента из пучков волокон, стеклянных или из фторопласта, конструкция его еще более усложняется, так как трудно обеспечить неизменные условия контакта. Волокна деформируются, выкрашиваются, загрязняют ЖКВ, изменяется величина смачиваемой поверхности, что увеличивает расход ЖКВ. Контактирующий элемент, выполненный в виде одной детали, имеет сложную конфигурацию, большое число внутренних и наружных капилляров и канавок, которые вызывают определенные трудности при изготовлении. Все эти контактирующие элементы трудно очищаются и при очистке и замене ЖКВ уносят на своей поверхности большое количество ЖКВ.

Известно устройство для заполнения пакетов индикаторов жидкокристаллическим веществом, состоящее из вакуумной камеры, ванны для жидкокристаллического вещества, контактирующих элементов, выполненных из нержавеющей стали и расположенных под ними кассет для пакетов (см. авт. свид. N 1050975, кл. В 65 В 31/02, опублик. 30.10.83).

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и повышенный расход жидкокристаллического материала.

Наиболее близким аналогом прототипом изобретению является устройство для заполнения пакетов индикаторов жидкокристаллическим веществом, состоящее из вакуумной камеры, ванны для жидкокристаллического вещества, контактирующих элементов, выполненных из нержавеющей стали и расположенных над ними кассет для пакетов, при этом каждый из контактирующих элементов выполнен в виде стержня, имеющего продольный паз и установленного над ванной с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения [1]
Недостатками данного устройства являются большие расходы жидкокристаллического вещества как при заполнении, так и при обезгаживании. Например, когда пакеты индикаторов вынимаются из жидкости (состава ЖКВ), то на нем остается жидкость как на самом пакете, так и висит капля на торце у отверстия заливочной щели.

При обезгаживании имеются потери за счет образовавшихся пузырей сильного вспенивания и вытекания из ванны.

Одним из главных недостатков данного устройства является загрязнение жидкости за счет постоянного ее контактирования с поверхностью индикаторов, поэтому жидкость из ванночек через определенное количество заполненных пакетов меняется и идет в отходы.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении расхода жидкокристаллического вещества, повышении надежности и качества заполнения ЖКВ.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для заполнения пакетов индикаторов жидкокристаллическим веществом, состоящем из вакуумной камеры, ванны для жидкокристаллического вещества, контактирующих элементов и расположенных над ними кассет для пакетов, контактирующие элементы выполнены из алюминиевого сплава, например Д16-Т в виде прямоугольного бруса с вертикальными отверстиями, покрыты мягким материалом, например марлей, и расположены в ванне с возможностью их одновременного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом ванна с жидкокристаллическим веществом закрыта экраном, выполненным из органического стекла, например СОЛ, в виде плоской пластины с продольными отверстиями для контактирующих элементов и отверстием для заливки жидкокристаллического вещества, и закреплена на кронштейнах, кроме того, ванна в продольном сечении имеет вид прямоугольника с тремя сообщающимися полостями для расположения в двух крайних полостях контактирующих элементов.

На фиг. 1 изображено устройство для заполнения пакетов индикаторов жидкокристаллическим веществом, общий вид; на фиг.2 то же, продольный разрез; на фиг. 3 взаимное положение ванны с контактирующим устройством питателем и пакета индикатора в момент откачки; на фиг.4 поперечный разрез устройства в момент заполнения индикаторов.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, расположенной в ней ванны 2 для ЖКВ с экраном 3, контактирующих элементов питателей 4, имеющих вертикальные отверстия 5, покрытые мягким материалом 6, и расположенных над ними кассеты 7 с пакетами индикаторов 8, закрепленных на кронштейнах 9, при этом контактирующие элементы 4 с ванной 2 имеют возможность вертикального возвратно-поступательного движения на втулках 10 по колонкам 11.

Крепление контактирующих элементов 4 производится посредством фиксирующих штифтов 12, расположенных в пазах, имеющихся на боковых стенках ванны 2, что дает возможность для быстрой переналадки на необходимый типоразмер индикатора и при профилактических работах (промывка оснастки). Экран 3 одевается после установки контактирующих элементов 4 в ванну 2 и фиксируется прямоугольными отверстиями на контактирующих элементах. В экране 3 имеется круглое отверстие диаметром 5-6 мм для заливки ЖКВ.

Ванна 2, экран 3 и контактирующие элементы 4 выполнены как быстропереналаживаемое или сменное приспособление под различные типоразмеры индикаторов.

Контактирующих элементов 4 в ванне 2 может быть несколько до 4 штук, в зависимости от габаритного размера индикатора (см. фиг.3 и 4).

Контактирующие элементы 4 выполнены из легкого сплава, например алюминиевого сплава Д16-Т с анодным оксидированием, в виде прямоугольного бруса с вертикальными отверстиями 5.

Ванна 2 представляет собой емкость прямоугольной формы, размером 200 х 85 х 13 мм, выполненную из фторопласта и служит для размещения ЖКВ. Ванна 2 в продольном сечении имеет вид прямоугольника с тремя сообщающимися полостями для расположения в двух крайних полостях контактирующих элементов 4 (см. фиг. 4). Ванна унифицирована на все типы индикаторов. Ванна 2 изготовлена из полимерного материала (фторопласт Ф 4). Экран 3 выполнен из прозрачного органического стекла (марка СОЛ) и служит для уменьшения разбрызгивания ЖКВ.

В качестве мягкого материала 6 используется ткань: марля, батист и др. хлопчатобумажные ткани. Контактирующие элементы 4 размещаются в ванне 2 и служат для беспрерывной подачи ЖКВ к торцам индикаторов из ванны 2 по принципу "фитиля".

Контактирующие элементы 4 покрыты мягким материалом 6, изготовленным из марлевой ткани по ГОСТу 11109-74 в 8 слоев размером 4 слоя 200 х 30 мм и 4 слоя 200 х 100 мм для крупногабаритных жидкокристаллических индикаторов и в 4 слоя для жидкокристаллических индикаторов малых размеров (размером 2 слоя 200 х 30 мм и 2 слоя 200 х 100 мм). Оболочка, приготовленная из марли в несколько слоев, получается в виде подушечки и закреплена к контактирующим элементам с помощью иглы с нитками.

Работает устройство следующим образом.

Суть процесса заполнения заключается в фитильном способе подачи ЖКВ к торцу индикатора.

Ванна 2 заполняется на 1/3 часть жидкостью ЖКВ. В ванну 2 вставляются контактирующие элементы 4, покрытые мягким материалом 6. Жидкокристаллическое вещество 13 в ванне 2 закрывается экраном 3.

Заполнение ЖКВ происходит следующим образом.

В устройстве создается вакуум и эта ванна 2, заполненная ЖКВ, поднимается до соприкосновения контактирующих элементов, покрытых мягкой тканью, с щелью индикаторов. Отключается насос, который создает вакуум, то есть прекращается процесс вакуумирования. Индикаторы 8 выдерживаются определенное время ≈30-60 с, а затем идет напуск атмосферного давления в камеру 1 и жидкость ЖКВ за счет разности давлений в камере 1 и во внутреннем объеме индикатора 8 заполняет этот объем пространство между пластинами.

Экономия жидкости ЖКВ происходит за счет того, что в данном случае нет опускания в жидкость, прибор 8 чистый. Жидкость при касании заполняет пространство между пластинами и нет капель.

Сокращение потерь жидкости происходит за счет исключения разбрызгивания жидкости при обезгаживании.

Данный процесс исключает непосредственное контактирование пакетов с жидкостью, поэтому жидкость не загрязняется.

Условием надежного и качественного заполнения пакетов индикаторов жидкостью является продолжительный контакт его щели с мягкой оболочкой из хлопчатобумажной ткани контактирующих элементов, непрерывно фильтрующей и подающей вверх закачиваемую жидкость из общего объема ванны.

Использование: для заливки жидкокристаллическим веществом пакета индикаторов. Сущность изобретения: создается вакуум и ванна 2, заполненная ЖКВ, поднимается до соприкосновения контактирующих элементов с щелью индикаторов. Индикатор 8 выдерживается ~ 30 - 60 с, а затем идет напуск атмосферного давления в камеру 1 и жидкость за счет разности давлений заполняет пространство между пластинами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАКЕТОВ ИНДИКАТОРОВ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ, состоящее из вакуумной камеры, ванны для жидкокристаллического вещества, контактирующих элементов и расположенных над ними кассет для пакетов, отличающееся тем, что контактирующие элементы выполнены из алюминиевого сплава, например Д-16-Т, в виде прямоугольного бруса с вертикальными отверстиями, покрыты мягким материалом, например марлей, и расположены в ванне с возможностью их одновременного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом ванна с жидкокристаллическим веществом закрыта экраном, выполненным из органического стекла, например СОЛ, в виде плоской пластины с продольными отверстиями для заливки жидкокристаллического вещества и закреплена на кронштейне. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ванна в продольном сечении имеет вид прямоугольного с тремя сообщающимися полостями.