专利名称：多层电池、特别是液晶显示电池或电化学光电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及多层电池领域，即包括多个重叠衬底的电池，其中，多个衬底由划定同样多密封空间界线的密封框架成对连接，以包含光学激活介质，或者是其电学性质会由于入射光的作用而改变的电池。
背景技术：
在最简单的情况下，电光电池，如液晶电池或电化学光电池，只包括两个衬底，即一个透明的前衬底和一个可以透明也可以不透明的后衬底。在这两个衬底上构成导电单元网络，形成电极和将电极连接到连接焊盘的导电通路。这两个衬底由密封框架彼此连接在一起，限定一个密封空间，在该空间中封有激活介质。
电光电池是显示电池，其中，封在这种电池两个衬底之间的液晶的光学特征可以通过施加到电极的控制电压来改变。电化学光电池能够利用光电效应将可见光转变为电，其中出现在利用染色剂使之敏化的半导体衬底中。
在电池只包括两个衬底且在这两个衬底之间只封有一层活化剂的最简单情况下，填充电池不会引起任何特殊问题。一个注入孔简单地位于密封框架中，活化剂可以通过它进入由所述密封框架划定界线的密封空间。填充通常是以下列方式执行的将电池和液晶布置在真空室中后，从电池密封空间中抽出空气，然后将电池注入孔所在的一侧插入到活化剂的容器中。在室中压力增加的帮助下，活化剂通过毛细作用从注入孔进入电池。当填充完电池后，只需将注入孔密封好。
另一种已知的解决方案是在其中一个电池衬底穿注入孔。抽出空气后，活化剂通过这个孔注入电池，而且在填充完电池以后，该孔密封。这第二种解决方案只要在允许从上方填充电池的情况下就很方便，这意味着可以对成组的电池成批地进行操作。
很显然，不管使用哪种解决方案来填充电池，制造所述电池的步骤都不会引起任何大问题，特别是因为只使用了一种类型的活化剂。因此，即使活化剂，例如液晶，流出注入孔并特别是由于毛细作用弄湿电池或衬底周围，也不容易被另一种液晶污染或破坏定位的电池结构。
然而，对于具有几个包含不同活化剂的层的电池来说，情况就不是这样的。在这种情况下，上述问题很快就变得重要起来，而且一种活化剂，如液晶，被另一种液晶污染的危险性是很高的。
例如，让我们设想具有包括两层不同液晶的两个层的液晶显示电池的情况。这种电池可以由一个在其两表面都带有电极的中间衬底和两个上下衬底构成。从而每个电池通过由划定包含液晶的密封腔界线的密封框架分别将上衬底、下衬底连接到中间衬底来构成。这些密封框架中的每一个都包括一个注入孔，这些注入孔最好位于电池的同一侧。为了填充电池，两个被期望液晶浸透的泡沫焊盘或塞子逆着注入孔作用，然后不同的液晶通过毛细作用进入各自对应的腔中。在去掉塞子以后，只需要将注入孔密封好。
上文中所描述的方法允许方便地同时用液晶填充多层电池的不同层，每层所填充的液晶可以是不同的。但是，很快就能发现这种方法的局限性。实际上，为了实现这种方法，还需要使电池的至少一个可用侧没有任何通常沿所述电池一边布置的连接焊盘，其中连接焊盘是用来将电池电极连接到外部控制电路的，在这里下衬底是上衬底的投影。这样就很难接近布置在连接焊盘出现位置的密封框架中的注入孔。电池的层数越多，其电极和连接焊盘的个数也增加得越多。因此就有这样一种情况，其中连接焊盘沿电池的每一侧都展开，从而不能再使用上文中描述的填充技术。
发明内容
本发明的一个目的是通过提供一种简单的、从而可以快速廉价地进行填充的多层电池，如液晶电池，来克服前面所提到的问题和其它问题。
本发明涉及一种多层电池，特别是液晶显示电池或电化学光电池，或液晶电池和电化学光电池的组合，这种多层电池包括n个重叠的衬底，n为大于等于3的整数，这些衬底通过划定(n-1)个包含光学或电光活化介质的密封腔的界线的密封框架成对地进行连接，第一个衬底的上表面和最后一个衬底的下表面构成电池的外表面，所述多层电池的特征在于它包括(n-1)个至少是部分地布置在电池一侧或另一侧的注入孔，这(n-1)个注入孔中的每一个都与不同的腔相通并经过至少一个腔才能到达它们所连接的腔，所述(n-1)个注入孔与它们经过的腔是绝缘的。
作为这些特征的结果，本发明提供了一种可以填充不同液体，如不同类型液晶，的多层电池，而只有有限或者甚至没有使这些液体相互混合的危险。此外，可以同时填充电池的不同层，这使得电池生产时间和处理的数量都减少了。实际上还可以看到本发明的另一个好处，由于不再从电池的侧面而是从上面进行填充，因此实际当中可以在电池被切割之前成批完成，这也有助于减少生产时间，从而降低电池的价格。最后，用于将电池电极连接到外部电控或电源电路的连接焊盘可以沿电池的每一侧布置。
根据另一种实施方案，本发明还涉及一种上文中所描述类型的多层电池，特征在于它包括(n-1)个注入孔，这些注入孔中至少有一个穿过第一个或最后一个衬底并与分另由第一个或最后一个衬底和相对衬底划定界线的腔相通，剩余的注入孔至少是部分地布置在电池的一侧或另一侧，这些注入孔中的每一个都与不同的腔相通并要经过至少一个腔才能到达它们所连接的腔，所述剩余的注入孔与它们经过的腔是绝缘的。
根据第一种变型，注入孔布置在密封框架周边的内侧，而且被一层同样是由密封材料制成的壁所包围，这层壁使它们以密封的方式同它们经过的腔绝缘。
根据第二种变型，注入孔是由经过不同腔才进入要与之相通的腔的微管部分构成的。这种变型的主要优点是由于使用了微管，因此对于它们经过的腔，注入孔会自动密封，而不需要提供任何具体的密封框架。此外，还减小了电池表面上注入孔所占的表面积，从而所述电池的有效表面变大了。
附图简述从以下对根据本发明多层电池一种示例性实施方案的具体描述，本发明的其它特征和优点将变得更加清晰，该实例是通过联系附图的非限制性说明给出的，其中
图1是一种多层液晶电池的透明透视图，其中电池包括四个由限定三个包含液晶的密封腔的界线的密封框架成对连接的重叠衬底，这三个腔中的每一个都连接到一个不同的注入孔，这些孔中有一个直接通向将被填充的腔；图2是同图1相似的视图，其中所有的注入孔在到达它们所连接的腔之前都经过至少一个腔；图3是一个由三个独立电池构成的多层电池的横截面示意图，其中一个电池粘在另一个上面；图4是同图1相似的视图，其中微管部分在进入它们要与之相通的腔之前要经过不同的腔；及图5是同图1相似的视图，其中注入孔布置在密封框架周边的外侧。
优选实施例本发明处于通用的创造性概念，它包括提供同电池中液体活化剂层一样多的注入孔，这些注入孔中的每一个都只和一个给定的层相通。由于注入孔至少是部分地布置在电池的一侧或另一侧，因此后者可以从上面填充，这显著地简化了填充操作，并且在实际当中使得电池可以在被切割分离之前成批完成。此外，由于注入孔不是沿电池的一边或多边布置，因此允许将所述电池电极连接到外部电源或控制电路的导电通路能够进入电池的所有侧。
下面联系液晶类型的多层显示电池对本发明进行描述。很显然，本发明不限于这种类型的电池，而是还可以同样的方式应用到任何类型的多层电池，只要在其衬底之间密封一种能够通过施加到电极上的电压作用改变其物理，特别是光学性质或者通过应力或入射光束作用改变其电学性质的感光介质。
图1是一种根据本发明的多层液晶显示电池的透明透视图。整体以标号1标明，该显示电池包括四个重叠的可以由玻璃或其它透明材料如塑料制成的衬底2、4、6和8。应当指出，根据显示电池1是透射的还是反射的，最后一个衬底8可以是透明或不透明的。第一个衬底2的上表面10和最后一个衬底8的下表面12构成所述电池1的外表面。
衬底2至8被密封框架14、16和18成对地连接在一起，每个框架都划定一个包含液晶的密封腔的边界，分别为20、22和24。更精确地，第一密封框架14将衬底2和4连接在一起，第二密封框架16将衬底4和6连接在一起，而第三密封框架18将衬底6和8连接在一起。
根据本发明的第一实施例，显示电池1包括三个注入孔26、28和30，这三个孔中的每一个分别与三个腔20、22和24中的一个相通。如图1中可以看到的，这三个注入孔26、28和30都位于电池1的同一侧10，第一个注入孔26穿过第一个衬底2并与由第一和第二个衬底2和4及密封框架14划定界线的腔20相通，第二个注入孔28穿过第一和第二个衬底2和4，以密封方式经过第一个腔20进入第二个腔22，而第三个注入孔30穿过第一、第二和第三个衬底2、4和6，以密封方式经过第一和第二个腔20和22进入第三个腔24。当然，根据一种变型，第三个注入孔可以穿过最后一个衬底直接进入第三个腔24。
注入孔26、28和30位于密封框架14、16和18周边的内侧，并且被同样是由密封材料制成的壁32所包围，这层壁使得它们以密封方式同它们经过但决不能进入的腔绝缘。
根据图2所示的本发明第二实施例，每个注入孔在到达其所连接的腔之前都要经过至少一个腔。实际上，从图2中可以看到，要与由第一和第二个衬底2和4定界的腔20相通的注入孔26没有象前面那样位于电池1的一侧10，而是位于其另一侧12，所述注入孔26以密封方式经过第三和第二个腔24和22并进入第一个腔20。相对于图1所示实例，第二和第三个注入孔28和30保持不变。同样，对于其经过但决不能进入的腔，注入孔26、28和30是通过增加上文所述由密封材料制成的壁32或通过使用调节到合适长度的微管来密封的。
前面描述了一种多层电池，其中中间衬底的两个表面，即不构成电池外表面的表面，都同液晶接触。因此，例如，衬底4依次同衬底2和衬底6一起来划定密封腔20和22的界线。当然，本发明还可以同样的方式应用到多层电池由多个包括两个衬底的独立电池构成的情况，其中一个电池粘在另一个上面。在图3中示意性地示出了这种情况，图中示出了一个整体由标号34标明的多层电池，是由一个粘在另一个上面的三个独立电池36、38和40构成的，每个电池都由一对平行的衬底划定界线，分别为42、44和46。为了清楚地说明该多层电池是由几个重叠的独立电池构成的，以一种夸张的方式示出了隔开两个连续的独立电池之间的空间。但是，很显然，这些独立电池是一个紧紧地粘在另一个上面的，因而一个电池的下衬底和相邻电池的上衬底之间没有真空区。
根据本发明，第一个注入孔48穿过构成多层电池34一个外表面的衬底42并进入由第一个独立电池36构成的腔，第二个注入孔50穿过两个衬底，42和耦合到衬底42的衬底44，并进入由第二个独立电池38构成的腔，而第三个注入孔52穿过衬底对42和44及耦合到衬底44的衬底46并进入由第三个，也就是最后一个独立电池40构成的腔。
根据图4所示的一种变型，孔穿过不同的衬底2、4和6，然后将微管部分，分别为54、56和58，置入这些孔中，所述微管部分的长度被调节至能够经过不同的腔20、22和/或24到达其要与之相通的腔。这第二种实施方案的主要优点是，由于微管部分是密封的，因此可以省略通常用来使注入孔与其经过但决不能进入的腔绝缘的密封材料壁。从而简化了密封框架的结构，特别是减小了表面上注入孔所占的表面积。这样就使得显示电池的有效表面变大了。
根据图5所示的另一种变型，在密封框架14、16和18周边的外侧提供注入孔26、28和30。因此，如图5所见，衬底2、4、6和8稍大于期望电池的最终尺寸。这额外的空间分别用于使第一注入孔26穿过第一个衬底2，这第一个孔26与由第一和第二个衬底2和4及密封框架14限定界线的腔20相通，所述密封框架14局部违背了总体的直线形状，在所述第一注入孔26进入的地方构成圆弧形部分60，这个圆弧形部分60进入所述腔20的里面，从而使液晶能够进入；使第二注入孔28穿过第一和第二个衬底2和4，这第二个孔28与由第二和第三个衬底4和6及密封框架16限定界线的腔22相通，所述密封框架16局部违背了总体的直线形状，以便在所述第二注入孔28进入的地方构成圆弧形部分62，这个圆弧形部分62进入所述腔22的里面，从而使液晶能够进入，在其经过第一个衬底2到第二个衬底4的地方这第二个孔28可以被一个限定界线的密封空间的壁64所包围，以防止液晶进入所述衬底2、4和6之间并弄湿密封框架14和16；使第三注入孔30穿过第一、第二和第三个衬底2、4和6，这第三个孔30与由第三和第四个衬底6和8及密封框架18限定界线的腔24相通，所述密封框架18局部违背了总体的直线形状，以便在所述第三注入孔30进入的地方构成圆弧形部分66，这个圆弧形部分66进入所述腔24的里面，从而使液晶能够进入，在其经过第一个衬底2到第二个衬底4及经过第二个衬底4到第三个衬底6的地方这第三个孔30可以被限定界线的密封空间的壁68和70所包围，以防止液晶进入所述衬底2、4和6之间并弄湿密封框架14和16。
最后，在填充完腔之后，用密封材料填充注入孔，然后就可以将衬底切割成期望的尺寸。
很显然，本发明不限于以上所述的实施方案，而是在不背离本发明范围的前提下可以设想各种修改和简单变型。特别地，本发明可以同样的方式应用到包括，例如三个重叠的液晶层且第四层由一种利用染色试剂使之敏化的半导体材料构成的多层电池，以构成电化学光电池。
权利要求
1.一种多层电池，特别是液晶显示电池(1)或电化学光电池，或液晶电池和电化学光电池的组合，这种多层电池包括n个重叠的衬底(2、4、6、8)，n为大于等于3的整数，这些衬底(2、4、6、8)由划定(n-1)个包含光学或电光活化介质的密封腔(20、22、24)的界线的密封框架(14、16、1 8)连接，第一个衬底(2)的上表面(10)和最后一个衬底(8)的下表面(12)构成电池(1)的外表面，所述多层电池(1)的特征在于它包括(n-1)个布置在，至少部分布置在，电池(1)一侧或另一侧的注入孔(26、28、30)，所述(n-1)个注入孔(26、28、30)中的每一个都与不同的腔相通并要经过至少一个腔才能到达它们所连接的腔，所述(n-1)个注入孔(26、28、30)与它们经过的腔是绝缘的。
2.一种多层电池，特别是液晶显示电池(1)或电化学光电池，或液晶电池和电化学光电池的组合，这种多层电池包括n个重叠的衬底(2、4、6、8)，n为大于等于3的整数，这些衬底(2、4、6、8)由划定(n-1)个包含光学或电光活化介质的密封腔(20、22、24)的界线的密封框架(14、16、18)连接，第一个衬底(2)的上表面(10)和最后一个衬底(8)的下表面(12)构成电池(1)的外表面，所述多层电池(1)的特征在于它包括(n-1)个注入孔(26、28、30)，至少一个所述注入孔(26)穿过第一个衬底(2)或最后一个衬底(8)并与由第一个衬底(2)或最后一个衬底(8)及对面衬底(4)和(6)限定界线的腔(20)或(24)相通，剩余的注入孔布置在，至少是部分地布置在，电池(1)的一侧或另一侧，所述注入孔(28、30)中的每一个都与不同的腔相通并要经过至少一个腔才能到达它们所连接的腔，所述剩余的注入孔与它们经过的腔是绝缘的。
3.根据权利要求1或2的多层电池，特征在于注入孔(26、28、30)位于密封框架(14、16、18)周边的内侧，并且被同样是由密封材料制成的壁(32)所包围，这层壁使得它们以密封方式同它们所经过的腔(20、22、24)绝缘。
4.根据权利要求1或2的多层电池，特征在于注入孔(26、28、30)位于密封框架(14、16、18)周边的外侧。
5.根据权利要求1或2的多层电池，特征在于注入孔(26、28、30)是由在到达其要与之相通的腔之前要经过不同腔(20、22、24)的微管部分(54、56、58)构成的。
6.根据权利要求1或2的多层电池，特征在于它是由至少两个独立电池(36、38、40)构成的，其中一个电池粘在另一个上面。
全文摘要
本发明涉及一种多层电池，特别是液晶显示电池(1)或电化学光电池，或液晶电池和电化学光电池的组合，这种多层电池包括n个重叠的衬底(2、4、6、8)，n为大于等于3的整数，这些衬底(2、4、6、8)由划定(n－1)个包含光学或电光活化介质的密封腔(20、22、24)的界线的密封框架(14、16、18)连接，第一个衬底(2)的上表面(10)和最后一个衬底(8)的下表面(12)构成电池(1)的外表面，所述多层电池(1)的特征在于它包括(n－1)个布置在，至少是部分地布置在，电池(1)一侧或另一侧的注入孔(26、28、30)，所述(n－1)个注入孔(26、28、30)中的每一个都与不同的腔相通并要经过至少一个腔才能到达它们所连接的腔，所述(n－1)个注入孔(26、28、30)与它们经过的腔是绝缘的。
文档编号G02F1/1341GK1471175SQ0314860
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月20日 优先权日2002年6月21日
发明者N·布兰凯特, R·克拉佩特, N 布兰凯特, 逄 申请人:阿苏拉布股份有限公司