用於分配液晶的裝置和用於控制液晶滴落量的方法
2023-05-10 03:57:16 1
專利名稱：用於分配液晶的裝置和用於控制液晶滴落量的方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置和方法，用於滴落具有控制數量的液晶，並且更具體地，涉及一種用於滴落具有控制數量的液晶，使得準確的和最佳數量的液晶分布到液晶單元面板的基板上。
LCD是利用液晶的折射率的各向異性在顯示屏上顯示信息的裝置。如
圖1中所示，LCD1包括下基板5、上基板3和形成在下基板5與上基板3之間的液晶層7。下基板5是驅動裝置陣列基板。多個像素(圖中沒有示出)形成在下基板5上，例如薄膜電晶體(TFT)等驅動裝置形成在每個像素上。上基板3是彩色濾光片基板，並且用於再現天然色的彩色濾光過濾層形成在其上面。另外，像素電極和公用電極分別形成在下基板5和上基板3上。校準層形成在下基板5和上基板3上，使得液晶層7的液晶分子均勻地對齊。
下基板5和上基板3通過密封材料9粘合，液晶層7形成在它們之間。另外，通過形成在下基板5上的驅動裝置時的液晶分子再定方位，來控制穿過液晶層發射的光的數量，從而顯示信息。
LCD裝置的製造步驟可以分成為用於在下基板5上形成驅動裝置的驅動裝置陣列基板處理，用於在上基板3上形成彩色濾光片的彩色濾光片基板處理，和液晶盒處理。下面將參照圖2描述這些處理。
首先，通過驅動裝置陣列處理在下基板上設置多個柵線和數據線，從而定義像素區域，與柵線和數據線都連接的薄膜電晶體形成在每個像素區域上(S101)。同樣地，通過驅動裝置陣列處理形成像素電極，其與薄膜電晶體連接從而根據通過薄膜電晶體作用的信號驅動液晶層。
與此同時，通過彩色濾光片處理，用於再現彩色的R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)彩色濾光片層和公用電極形成在上基板3上(S104)。
另外，校準層分別形成在下基板5和上基板3上。然後，摩擦校準層使得位於下基板5和上基板3之間的液晶層的液晶分子產生表面錨定(也就是說，預傾斜角度和校準方向)(S102和S105)。至此以後，用於保持單元間隙恆定和均勻的隔板分布在下基板5上。然後，密封材料作用到上基板3的外部上，通過壓縮將下基板5固定到上基板3上(S103，S106和S107)。
下基板5和上基板3由較大面積的玻璃基板製成。也就是說，大玻璃基板包括多個單元平板面積，例如TFT等驅動裝置和彩色濾光片層形成在其上面。為了製造單個的液晶單元面板，組裝後的玻璃基板應當切割成單元平板(S108)。至此以後，液晶通過液晶注入開口注入到空的單個液晶單元面板中(S109)。通過密封液晶注入開口完成充滿液晶的液晶單元面板，並且檢查每個液晶單元面板(S110)。
如上所述，通過液晶注入開口注入液晶。與此同時，通過壓力差形成液晶的注入。圖3表示用來將液晶注入到液晶面板中的裝置。如圖3中所示，其中裝有液晶的容器12放置在真空腔10中，液晶面板位於容器12的頂部上。真空腔10與真空泵連接從而保持真空狀態。另外，液晶面板移動裝置(圖中沒有示出)安裝在真空腔10中，將液晶面板從容器12的頂部部分移動到液晶的表面上從而使的液晶面板1的注入開口16與液晶14接觸(該處理稱為液晶滴落注入處理)。
當通過向真空腔10中導入氮氣(N2)解除腔10中的真空使得液晶面板1的注入開口與液晶接觸時，由於液晶面板的壓力與真空腔壓力之間的壓力差值，液晶14穿過注入開口注入到面板中。在液晶完全填充到面板1中之後，通過密封材料密封注入開口16從而密封液晶層(該步驟稱為液晶真空注入步驟)。
但是，如下所述在液晶滴落注入/真空注入方法中有幾個問題。
首先，向面板1中注入液晶所需的時間增加。通常地，位於液晶面板的驅動裝置陣列基板與彩色濾光片基板之間的間隙厚度非常窄，是微米數量級的，並且因此每個單元時間中只有非常小數量的液晶注入到液晶面板中。例如，在15英寸的液晶面板15的製造過程中大約花費8小時的時間將液晶完全注入。因此，由於長時間的液晶注入而增加液晶製造過程的時間，從而降低生產效率。
其次，在上面的液晶注入方法中液晶消耗量增加。裝在容器12中的液晶中的少量液晶注入到液晶面板1中。但是，當液晶暴露在空氣中或特定的氣體中時，液晶由於與氣體發生反應而受到汙染。因此，當裝在容器12中的液晶14注入到多個液晶面板1中完成注入之後，剩餘的液晶應當丟棄，從而增大液晶面板的製造成本。
本發明的一個目的在於提供一種用於滴落液晶的裝置，將液晶直接分配在對應於至少一個液晶單元面板面積的較大面積的玻璃基板上。
本發明的另一個目的在於提供一種用於滴落液晶的裝置和用於控制液晶滴落量的方法，能夠自動地滴落具有精確控制數量的液晶。
本發明的再一個目的在於提供一種用於補償一定數量液晶的裝置和方法，使得準確的和最佳數量的液晶能夠滴落到至少一個液晶單元面板面積的基板上。
將在下面的說明中給出本發明的其他特徵和優點，將從下面的說明中更清楚，或者可以從本發明的實踐中了解到。通過具體在書面的說明書、權利要求書以及附圖中具體指出的結構實現和達到本發明的目的和其他優點。
為了實現這些和其他優點並且與本發明的目的一致，如在這裡具體化和廣泛描述的，用於將液晶滴落到對應於至少一個單元面板面積的基板上的液晶分配裝置包括分配液晶的液晶分配單元，該液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈；電功率供應單元，為電磁鐵線圈提供使得針向高端移動的電功率；氣體供應單元，為液晶分配單元提供氣體壓力，當針位於高端時驅動液晶穿過出料孔；和控制單元，計算要滴落到基板上的液晶量和控制電功率供應單元和氣體供應單元，使得計算出的滴落量的液晶分配到基板上。
在另一部分中，利用氣體壓力將液晶從液晶分配器分配到具有至少一個液晶單元面板面積的基板上的方法，從而從中分配液晶，該液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料開口的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得出料孔打開的磁力的電磁鐵線圈；該方法包括以下步驟輸入數據；根據該輸入數據計算將要滴落到基板上的液晶的總的滴落量；根據所計算的總的滴落量計算液晶滴落到基板上的滴落位置；根據總的滴落量計算單次的液晶滴落量；根據計算出的單次的滴落量，計算供應給電磁鐵線圈的電功率數量和作用到液晶分配器中的液晶上的氣體壓力；和向電磁鐵線圈作用所計算出來的電功率數量和向液晶分配器作用所計算出來的氣體壓力。
在另一部分中，用於將液晶滴落到基板上的液晶分配裝置包括液晶分配單元，用於分配液晶；測量系統，用於測量從分配單元中分配出來的液晶量；和控制器，接收來自測量系統的具有所測量數量的液晶，該控制器將測量到的液晶數量與待分配液晶的目標數量進行比較，並且如果測量到的數量與目標數量不同則電調整液晶分配單元的至少一個分配參數。
在另一部分中，用於將液晶滴落到對應於至少一個單元面板面積的基板上的液晶分配裝置包括用於分配液晶的液晶分配單元，使得液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈；滴落量測量單元，測量所滴落的液晶的滴落量；補償量計算單元，將測量到的滴落量與目標滴落量相比較從而計算補償的數值；和補償控制單元，根據該補償數值控制作用到電磁鐵線圈上的電功率和氣體壓力的至少一個。
在另一部分中，將液晶分配到對應於至少一個單元面板面積的基板上的方法包括步驟利用液晶填充液晶分配單元；在基板上分配第一數量的液晶；實施液晶分配單元的至少一個分配參數的自動補償；和在基板上分配第二數量的液晶，根據自動補償確定第二數量的值。
在另一部分中，利用氣體壓力將液晶從液晶分配器分配的方法，從而從中分配液晶，該液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料開口的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧，和提供使得出料孔打開的磁力的電磁鐵線圈；該方法包括以下步驟設定所要滴落的液晶的滴落量；測量所滴落的液晶量；通過比較設定的滴落量和測量到的滴落量計算補償數量；和根據所計算的補償數量，控制作用到電磁鐵線圈上的電功率和作用到液晶上的氣體壓力的至少一個。
將會理解前面給出的概述性的描述和下面示範性地和說明性地給出的詳細描述，並且準備給出如權利要求所限定的本發明的更詳細的解釋。
圖13是表示根據本發明用於補償液晶滴落量的方法的流程圖。
為了解決例如液晶浸蘸方法或液晶真空注入方法等傳統液晶注入方法中的問題，近來已經提出了液晶滴落方法。液晶滴落方法是在基板的製造步驟的過程中通過將液晶直接滴落到基板上，和通過擠壓基板將所滴落的液晶擴散到整個面板上從而形成液晶層的方法，而不是通過位於面板內側和外側之間的壓力差將液晶注入到孔單元面板中。根據上述液晶滴落方法，液晶在短時間內直接滴落到基板上，使得較大面積的LCD中的液晶層可以快速地形成。另外，由於液晶如所需要的數量一樣多地直接滴落可以使得液晶消耗量最小，並且因此可以降低製造成本。
圖4是表示液晶滴落方法的基本概念的圖。如圖所示，在液晶滴落方法中，在將分別具有驅動裝置和彩色過濾器的下基板105和上基板103組裝之前，將液晶滴落在下基板105上。或者是，可以將液晶107滴落到上面形成有彩色過濾器的基板103上。也就是說，液晶107可以滴落到TFT(薄膜電晶體)基板上或CF(彩色過濾器)基板上。但是，當組裝基板103和105時液晶107所滴落的基板最好應當位於下部分上。
在那時，密封材料109作用到上基板103的頂部上，並且因此，由於上基板103和下基板105壓在一起使得上基板103和下基板105附著在一起。與此同時，液晶滴107由於壓力而散開，從而在上基板103和下基板105之間形成具有均勻厚度的液晶層。也就是說，利用該液晶滴落方法，在面板101組裝之前，液晶107滴落到下基板105上，隨後上基板103和下基板105通過密封材料109固定在一起。
圖5表示通過採用上面的液晶滴落方法製造LCD的方法。如圖所示，分別利用TFT陣列處理和彩色過濾器處理，例如TFT等驅動裝置和彩色過濾器層形成在上基板和下基板上(S102和S204)。TFT陣列處理和彩色過濾器處理通常與圖2中所示的傳統處理中的類似。在具有多個單元面板面積的玻璃基板上進行這些處理。通過將液晶滴落方法應用到LCD的製造中，可以使用比傳統的製造方法中的大得多的大面積玻璃基板(即，具有1000×1200m2或更大的面積)。
在分別形成有TFT和彩色過濾器層的下基板和上基板上形成校準層並進行摩擦(S202和S205)。液晶滴落到下基板的液晶單元面板面積上，密封材料作用到位於上基板上的液晶單元面板面積的外部面積上(S203和S206)。
因此，上基板和下基板彼此正對地設置並且壓在一起從而利用密封材料彼此固定。通過該擠壓，液晶滴在整個面板上均勻地擴散開(S207)。通過該處理，上面形成有液晶層的多個液晶單元面板面積形成在組裝後的大玻璃基板(即固定後的下基板和上基板)上。然後，處理組裝後的玻璃基板並且切割成多個液晶單元面板(S208)。檢查所得到的液晶單元面板，從而完成LCD面板處理(S208和S209)。
下面將描述通過採用圖5中所示的液晶分配方法製造LCD的方法與通過採用圖2中所示的傳統的液晶注入方法製造LCD的方法之間的差別。首先，在液晶的滴落與注入之間有差別以及在較大面積LCD的製造時間中有差別。另外，在圖2中的用來製造LCD的注入方法中，通過注入開口注入液晶然後利用密封材料密封該注入開口。但是，利用圖5中的製造LCD的滴落方法，液晶直接滴落到基板上從而不需要注入開口的密封處理。另外，在圖2的注入方法中，在液晶注入處理的過程中，面板與裝在容器中的液晶接觸，從而汙染了面板的外表面。因此，需要一個面板的淨化處理步驟。但是，利用圖5中的液晶分配方法，液晶直接滴落到基板上。因此，面板不會受到液晶的汙染，不需要淨化處理。因此，通過液晶分配方法製造LCD的方法比通過液晶注入方法的更簡單，從而提高了效率和收益。
在利用液晶分配方法製造LCD的方法中，應當控制液晶的滴落位置和液晶的滴落量，從而形成具有所需厚度的液晶層。由於液晶層的厚度與液晶面板的單元間隙密切相關，應當仔細地控制液晶的滴落位置和滴落量，從而防止所得到的液晶面板中的缺陷。因此，本發明提供一種將特定數量的液晶滴落在預定位置處的分配裝置。
圖6表示利用根據本發明的液晶分配裝置120將液晶107滴落到基板105(大面積的玻璃基板)上的總的設置。如圖所示，液晶分配裝置120安裝在基板105上面。儘管圖6中沒有示出，將要滴落到基板105上的液晶107裝在液晶分配裝置120中。
通常，液晶107以小滴的方式滴落到基板105上。基板105以預定的速度在x和y方向中移動，與此同時液晶分配裝置120以預定的時間間隔排出液晶107。因此，滴落到基板105上的液晶107通常彼此之間以預定的間隔沿著x和y方向排列。或者是，基板105固定，與此同時液晶分配裝置120在x和y方向中移動以預定的時間間隔滴落液晶107。但是，液晶滴的形狀可能由於液晶分配裝置120的運動而受到震顫，因此可能在液晶107的滴落位置和滴落量中發生錯誤。因此，最好是液晶分配裝置120固定而基板105運動。
圖7A是表示當液晶沒有滴落時液晶分配裝置的剖面圖，圖7B是表示當液晶滴落時液晶分配裝置的剖面圖，和圖7C是表示該裝置的分解視圖。下面將參照附圖更詳細地描述根據本發明的液晶分配裝置120。
如圖7A-7C中所示，圓筒狀的液晶容器124封裝在液晶分配裝置120的殼體122中。裝有液晶107的液晶容器124可以由聚乙烯製成。另外，殼體122由不鏽鋼製成，將液晶容器124封裝在裡面。通常，由於聚乙烯具有優越的塑性，可以很容易地以所需要的形狀製成。由於當液晶107裝在其中時聚乙烯不會與液晶107發生反應，聚乙烯可以用來作為液晶容器124。但是，聚乙烯的強度較差使得它很容易受到外部衝擊或其他應力的扭曲。例如，當採用聚乙烯作為液晶容器124時，容器124可能發生變形使得液晶107不能滴落在準確的位置上。因此，容器124應當封裝在由不鏽鋼或其他具有較高強度的材料製成的殼體122中。與外部氣體供應單元152連接的供氣管153可以形成在液晶容器124的頂部上。例如氮氣等惰性氣體通過供氣管153從氣體供應單元152提供，從而充滿不裝有液晶的部分。因此，氣體壓力壓縮液晶107使得其分配。
在殼體122的底部上形成開口123。當液晶容器124封裝在殼體122中時，形成在液晶容器124的底端部分上的凸起138插入到開口123中，使得液晶容器124與殼體122連接。另外，凸起138與第一連接部分141連接。如圖所示，螺帽(即，陰螺紋部分)形成在凸起138上，和螺釘(即，陽螺紋部分)形成在第一連接部分141的一側上，使得凸起138與第一連接部分141通過螺帽和螺釘相互連接。當然，應當指出在本說明書中和在下面的描述中可能是用其他連接方式或結構。
螺帽形成在第一連接部分141的另一側上面螺釘形成在第二連接部分142的一側上，使得第一連接部分141和第二連接部分142相互連接。探針片143位於第一連接部分141與第二連接部分142之間。探針片143插入到第一連接部分141的螺帽中，然後當第二連接部分142的螺釘插入並且擰緊時，探針片143結合在第一連接部分141和第二連接部分142之間。穿過探針片143形成出料孔144，裝在液晶容器124中的液晶107穿過第二連接部分142經過出料孔144排出。
噴嘴145與第二連接部分142連接。採用噴嘴145使得裝在液晶容器124中的液晶107以小數量的方式滴落。噴嘴145包括在第二連接部分142的一端處與螺帽連接的螺釘的支承部分147，將噴嘴145與第二連接部分142連接，從支承部分147伸出的出料開口146，以小滴的形式將少量的液晶滴落到基板上。
從探針片143的出料孔144伸出的出料管形成在支承部分147中，並且該出料管與出料開口146連接。通常，噴嘴145的出料開口146具有非常小的直徑，精確地控制液晶滴落的數量，並且出料開口146從支承部分147伸出。
探針136插入到液晶容器124中，探針136的一端部分與探針片143接觸。優選地，與探針片143接觸的探針136的末端部分呈圓錐形地形成，插入到探針片143的出料孔144中，從而封閉該出料孔144。
另外，彈簧128安裝在位於液晶分配裝置120的上殼體126中的探針136的另一端中，將探針136向探針片143偏壓。磁鐵棒132和間隙控制單元134最好在探針136上面連接。磁鐵棒132由例如鐵磁材料或軟磁鐵材料構成，和圓筒形狀的電磁鐵線圈130安裝在磁鐵棒132的外側從而包圍它。電磁鐵線圈130與電功率供應單元150連接從而為它提供電功率，使得由電功率在磁鐵棒132上產生的磁力作用導電磁鐵線圈130上。
探針136與磁鐵棒132相隔預定的間隔(x)。當來自電功率供應單元150的電功率作用到電磁鐵線圈130上在磁鐵棒132上產生磁力時，作為所產生的磁力的結果探針136與磁鐵棒132接觸。當停止電功率供應時，探針136由於彈簧128的彈性而返回到最初的位置。通過探針136在上下方向中的運動，形成在探針片143上的出料孔144打開或關閉。探針136的末端與探針片143根據作用到電磁鐵線圈130上的電功率的狀態重複地彼此接觸。因此，部分探針136和探針片143可能由於重複接觸引起的重複衝擊而受到損壞。因此，希望最好通過使用抗衝擊的材料例如硬質合金形成探針136的末端和探針片143，從而防止由於衝擊引起的損壞。同樣地，探針136應當由例子中給出的磁性材料製成，從而與磁鐵棒132磁性相吸。
如圖7B中所示，由於探針片143的出料孔144打開，提供給液晶容器124的氣體(氮氣)擠壓液晶，從而從噴嘴145滴落液晶107。與此同時，液晶107的滴落量取決於出料孔144的打開時間和作用到液晶107上的氣體壓力。打開時間由探針136與磁鐵棒132之間的距離(x)、由電磁鐵線圈產生的磁鐵棒132上的磁力和安裝在探針136上的彈簧128的張力決定。根據安裝在磁鐵棒132周圍的電磁鐵線圈130的線圈數或作用到電磁鐵線圈130上的電功率的大小能夠控制磁鐵棒132的磁力。這裡，通過安裝在磁鐵棒132的末端部分上的間隙控制單元134能夠控制探針136與磁鐵棒132之間的距離x。
可以由操作者設定探針136與磁鐵棒132之間的距離x以及彈簧128的張力。也就是說，操作者能夠通過操作間隙控制單元134直接設定探針136與磁鐵棒132之間的距離x，或者操作者能夠通過操作彈簧控制裝置(圖中沒有示出)來改變彈簧128的長度從而設定彈簧128的張力。
與之相反，通過電功率供應單元150的主控制單元160和安裝在向液晶容器124供應氣體的供氣管153上的流量控制閥154，分別控制作用給電磁鐵線圈130的電功率數量或作用給液晶容器124的氮氣(N2)數量。也就是說，電功率供應的數量和氣體的流量不是由操作者的直接操作決定的，而是通過主控單元160的自動控制決定的。根據輸入數據計算電功率的供應數量和氣體的流量。
如圖8中所示，主控單元160包括數據輸入單元161，用於輸入各種數據，例如待製造的液晶單元面板的大小、包括在基板中的液晶面板面積的數量、液晶面板的單元間隙(即，隔板的高度)和液晶的信息；滴落量計算單元170，用來根據輸入的數據計算滴落到基板上的液晶量、液晶滴的數量、單滴液晶的量和液晶的滴落位置，並輸出信號；基板驅動單元163，用於根據由滴落量計算單元170計算出的液晶的滴落位置驅動基板；能量控制單元165，在由滴落量計算單元170計算出的單滴液晶的量的基礎上，通過控制能量供給單元150為電磁鐵線圈130提供電功率；流量控制單元167，在由滴落量計算單元170計算出的單滴液晶的量的基礎上，通過控制流量控制閥154向液晶容器124供應來自供氣單元154的氣體；和輸出單元169，用於輸出所輸入的數據、計算出的滴落量和滴落位置、和液晶滴落的當前狀態。
輸入單元161利用常見的操作裝置例如鍵盤、滑鼠或觸控螢幕輸入數據。由操作者輸入例如待製造的液晶單元面板的大小、基板的尺寸和液晶面板的單元間隙等數據。輸出單元169向操作者通報各種信息。輸出單元169包括例如陰極射線管(CRT)或LCD等顯示裝置和例如印表機等輸出裝置。
滴落量計算單元170計算滴落到具有多個液晶單元面板面積的基板上的液晶的總滴落量、每一滴的數量、每個液晶滴的滴落位置和滴落到一個具體液晶單元面板面積上的液晶量。如圖9中所示，滴落量計算單元170包括總滴落量計算單元171，在通過輸入單元161輸入的液晶單元面板的大小和單元間隙的基礎上，計算滴落到液晶單元面板面積上的液晶的總數和滴落到具有多個液晶單元面板面積的整個基板上的液晶的總數；滴落時間計算單元175，在由總滴落量計算單元171計算的總滴落數據的基礎上，計算液晶的滴落時間；單滴數量計算單元173，計算滴落到基板的特定位置上的單滴液晶量；和滴落位置計算單元177，計算基板上的滴落位置。
總滴落量計算單元171根據單元面板的輸入尺寸(d)和單元間隙(t)計算液晶單元面板面積上的滴落量Q(Q＝dxt)，和根據形成在基板上的單元面板面積的數量計算滴落到基板上的液晶的總滴落量。
在輸入的總滴落量、單元面板的尺寸、和液晶及基板的特徵的基礎上，滴落時間計算單元175計算滴落在單元面板面積中的液晶的時間。通常，在滴落方法中，滴落到基板上的液晶由於上基板和下基板附著時產生的壓力而在基板上擴散。液晶的擴散取決於例如液晶的粘性等液晶的特徵以及液晶所要滴落的基板的結構例如圖案的分布。因此，通過這些因素可以確定液晶的擴散面積。因此，通過考慮上述擴散面積確定應當滴落的液晶滴的數量。同樣地，根據每個單元面板上的小滴的數量計算整個基板上的液晶滴的數量。
另外，單滴數量計算單元173根據輸入的總滴落量計算液晶的單滴滴落量。如圖9中所示，最好分別地形成滴落時間計算單元175和單滴數量計算單元173，從而在輸入的總滴落量的基礎上計算滴落時間和單滴滴落量。但是，滴落時間計算單元175和單滴數量計算單元173彼此密切地相關，並且滴落時間和單滴滴落量互相關聯。換句話說，應當根據滴落時間確定單滴滴落量。
通過在滴落量和液晶特徵的基礎上計算滴落下的液晶的擴散面積，滴落位置計算單元177計算液晶將要滴落的位置。
將上面計算出來的滴落時間、單滴滴落量和滴落位置輸入給圖8中的基板驅動單元163、能量控制單元165和流量控制單元167。圖8中的能量控制單元165在輸入數據(例如，滴落時間和單滴滴落量)的基礎上計算電功率，和向能量供應單元150輸出信號，從而向電磁鐵線圈130供給相應的電功率。流量控制單元167在輸入數據的基礎上計算氣體的流量，和通過控制圖7A和7B中的流量控制閥154供給相應的氮氣(N2)。另外，基板驅動單元163在計算出的滴落位置數據的基礎上輸出基板驅動信號，從而操作基板驅動電機(圖中沒有示出)。因此，移動基板將該液晶分配裝置對準在基板上的下一個滴落位置上。
另一方面，輸出單元169顯示由操作者通過輸入單元161輸入的液晶單元面板的尺寸、單元間隙和液晶的特徵信息。輸出單元169還顯示在輸入數據的基礎上計算出來的滴落量、單滴滴落量和滴落位置，和例如次數、位置、和液晶所在的位置等當前的滴落狀態。因此，操作者可以獲知上述信息。
如上所述，在液晶分配裝置中，在由操作者輸入的數據的基礎上計算滴落位置、小滴的數量和液晶的單滴滴落量，並且接下來，液晶自動地滴落到基板上。下面將描述利用上述液晶分配裝置的液晶滴落方法。
圖10是表示液晶滴落方法的流程圖。如圖所示，當操作者通過操作鍵盤、滑鼠或觸控螢幕由輸入單元161輸入液晶單元面板的尺寸、單元間隙和液晶的特徵信息時(S301)，總滴落量計算單元171計算滴落到基板(或每個單元面板面積)上的液晶的總滴落量(S302)。至此以後，滴落時間計算單元175、單滴滴落量計算單元173和滴落位置計算單元177在所計算出的總滴落量的基礎上，分別計算液晶的滴落次數、滴落位置和單滴滴落量(S303和S305)。
通過電機使得位於液晶分配裝置120下面的基板沿著x和y方向移動。滴落位置計算單元177在輸入的總滴落量、液晶的特徵信息和基板信息的基礎上計算液晶將要滴落的下一個位置。然後滴落位置計算單元通過操作電機移動基板，使得液晶分配裝置120位於計算出的滴落位置處(S304)。
如上所述，在液晶分配裝置120位於滴落位置的狀態中液晶的單滴滴落量的基礎上，能量控制單元165和流量控制單元167計算對應於單滴滴落量的出料孔144的打開時間的電功率量和氣體流量(S306)。結果，通過控制能量供應單元150和流量控制閥154，將電功率作用給電磁鐵線圈130和將氮氣(N2)供應給液晶容器124，開始將液晶滴落到計算出來的滴落位置上(S307和S308)。
如上所述，通過作用給電磁鐵線圈130的電功率值和作用給液晶容器124的氮氣(N2)確定液晶的單滴滴落量，從而壓縮液晶。通過改變這兩個因素可以控制液晶滴落量。或者是，通過固定一個因素和改變另一個因素控制滴落量。也就是說，通過固定作用到液晶容器124上的氮氣(N2)的流量和通過改變作用到電磁鐵線圈130上的電功率的值，使得具有計算出的數量的液晶滴落到基板上。另外，通過固定作用到電磁鐵線圈130上的電功率的值和通過改變作用到液晶容器124上的氮氣(N2)的流量，使得具有計算出的數量的液晶滴落到基板上。
或者是，通過控制彈簧128的張力或通過控制探針136與磁鐵棒132之間的距離x，可以確定滴落到基板的滴落位置上的液晶的單滴滴落量。但是，希望預先設定彈簧128的拉伸力或距離x，因此操作者能夠通過簡單的手動操作控制這兩個因素。
當液晶滴落到基板上時，液晶的滴落量非常小例如毫克數量級的。因此，很難準確地滴落如此微小的數量，並且通過各種因素能夠很容易地改變這種微小的數量。因此，為了在基板上滴落準確數量的液晶，應當補償液晶的滴落量。通過包括在圖7A的主控單元160中的補償控制單元能夠實現液晶滴落量的補償。
如圖11中所示，示範的補償控制單元包括滴落量測量單元181，用於測量滴落的液晶量；和補償量計算單元190，用於將測量到的滴落量與預定的滴落量相對比從而計算液晶的補償數量。
儘管圖中沒有示出，用於測量液晶的精確重量的秤安裝在液晶分配裝置(或液晶分配裝置的外部)上，以規則的時間或隨機地測量液晶的重量。通常，液晶僅僅重幾毫克。因此，很難準確地稱量單個液晶滴的重量。因此，在本發明，最好測量預定滴落次數的量，例如10滴、50滴或100滴的液晶量。因此可以確定液晶的單滴滴落量。
如圖12中所示，補償量計算單元190包括滴落量設定單元191，用於將由單滴滴落量計算單元173計算出來的滴落量設定為當前的滴落量；比較單元192，用於將設定的滴落量與由滴落量測量單元181測量到的滴落量進行比較並計算這兩個數量之間的差別；壓力誤差計算單元194，計算與由比較單元192計算出來的滴落量的差值相對應的壓力的誤差值；和電功率誤差計算單元196，計算與在比較單元中計算出來的滴落量的差值相對應的電功率的誤差值。
壓力誤差計算單元194向流量控制單元167輸出壓力的誤差值。然後，流量控制單元167將誤差值轉換為氣體的供應量，向流量控制閥門154輸出控制信號，從而增大或減小流入到液晶容器124中的氣體流量。
另外，電功率誤差計算單元196向能量控制單元165輸出電功率的計算出來的誤差值。然後，能量控制單元165將輸入的誤差值轉換為電功率值，將增大的或減小的電功率作用到電磁鐵線圈130上，從而補償液晶的滴落量。
圖13是表示用於補償液晶的滴落量的方法的示意圖。如圖所示，在預定次數的液晶滴落完成之後，利用秤測量液晶的滴落量(S401)。接下來，將測量到的滴落量與設定的滴落量相比較，來判斷滴落量中是否有誤差(S402和S403)。
如果沒有誤差值，意味著當前的滴落量與設定的滴落量相同並且進行滴落處理。如果有誤差值，壓力誤差計算單元194計算對應於該誤差值的氮氣(N2)的壓力(S404)。另外，流量控制單元167在對應於誤差值的壓力的基礎上計算作用給液晶容器124的氮氣(N2)流量(S405)。然後，在從最初計算的氣體量增大或減小到上述計算出來的數值之後，操作流量控制閥154向液晶容器124作用氮氣(N2)，從而補償滴落到基板上的液晶量(S406和S409)。
或者是，或者另外地，如果液晶的滴落量中有誤差，電功率誤差計算單元196能夠計算對應於該誤差的電功率值，並且通過控制電功率供應單元150根據與計算出來的值的比較向電磁鐵線圈130作用增大的或減小的電功率。因此，具有補償數量的液晶滴落到基板上(S407，S408和S409)。
可以重複上面所述的補償處理。例如，只要預定數量的液晶滴落完成時，可以重複該補償處理，從而始終滴落準確數量的液晶。
在液晶滴落量的補償處理中，通過手動地一同控制作用給液晶容器124的氮氣流量和作用給電磁鐵線圈130的電功率，能夠補償液晶的滴落量。但是，可以通過固定一個因素而控制另一個因素補償液晶的滴落量。另外，希望彈簧128的張力或距離(x)固定在最初的預定值。
如上所述，根據本發明的液晶分配裝置，通過輸出的單元面板面積的大小、單元間隙和液晶的特徵信息，計算液晶滴落在基板上的位置和數量。因此，具有準確數量的液晶始終滴落在準確位置上。同樣地，根據本發明，如果液晶的滴落量與設定的滴落量不同，能夠自動地補償誤差。因此，可以避免由於液晶滴落量中的誤差引起的有缺陷的液晶面板。
如上所述，根據提供液晶分配裝置的本發明，在單元面板的大小、單元間隙和液晶的特徵信息的基礎上，自動地計算滴落到基板上的液晶的滴落量。然後，液晶以預定的數量滴落到基板上。另外，如果測量滴落的液晶量之後在液晶的滴落量中存在誤差，補償該誤差值，從而始終保持準確數量的液晶滴落到基板上。根據本發明，在輸入數據的基礎上自動地計算液晶的滴落位置、滴落次數和滴落量，並且如果測量滴落量之後有誤差，自動地補償該誤差。
雖然上述說明已經給出了具有特定結構的液晶分配裝置，本發明不限於上述結構，而是可以應用具有自動計算滴落位置、滴落次數和滴落量以及自動補償功能的所有液晶分配裝置。例如，具有2002年4月24日提交的發明名稱為「Liquid Crystal Dispensing Apparatus with Nozzle Protecting Device」(AttorneyDocket No.041993-5167)的美國專利申請中的結構，和/或具有2002年4月24日提交的發明名稱為「Liquid Crystal Dispensing Apparatus」(Attorney DocketNo.041993-5169)的美國專利申請中的結構，本文中通過引用將其合併。
本領域普通技術人員應當清楚，在沒有脫離本發明的精神或範圍的情況下，能夠對本發明的用於控制液晶滴落量的液晶分配裝置和方法中作出多種改進和變化。因此，準備使得本發明覆蓋通過所附權利要求和它們的相等物的範圍提供的本發明的改進和變形。
權利要求
1.一種液晶分配裝置，用於將液晶滴落到對應於至少一個單元面板面積的基板上，包括分配液晶的液晶分配單元，該液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈；電功率供應單元，為電磁鐵線圈提供使得針向高端移動的電功率；氣體供應單元，為液晶分配單元提供氣體壓力，當針位於高端時驅動液晶穿過出料孔；和控制單元，計算滴落到基板上的液晶量和控制電功率供應單元和氣體供應單元，使得具有計算出的滴落量的液晶分配到基板上。
2.根據權利要求1的裝置，其中控制單元包括輸入單元，用於輸入各種數據；滴落量計算單元，用來根據輸入數據計算滴落到基板上的液晶量和液晶的滴落位置；至少一個電功率控制單元，根據由滴落量計算單元計算出來的液晶滴落量控制由電功率供應單元提供給電磁鐵線圈的電功率，和流量控制單元，根據由滴落量計算單元計算出來的液晶滴落量控制氣體壓力；和基板驅動單元，使得基板和液晶分配單元相對於彼此驅動，使得噴嘴位於通過滴落量計算單元計算出來的滴落位置上。
3.根據權利要求2的裝置，其中輸入數據包括至少液晶面板單元的面積、液晶單元面板的單元間隙，和液晶的特徵信息。
4.根據權利要求2的裝置，其中控制單元還包括輸出單元，用於顯示輸入的數據、計算出的液晶滴落量和液晶的滴落狀態。
5.根據權利要求2的裝置，其中滴落量計算單元包括總滴落量計算單元，根據輸入數據計算滴落到基板上的液晶總量；滴落位置計算單元，根據由總滴落量計算單元計算出來的將要滴落的液晶總量計算液晶的滴落位置；滴落次數計算單元，根據由總滴落量計算單元計算出來的總滴落量計算液晶滴的個數；和單滴滴落量計算單元，根據由總滴落量計算單元計算出來的總滴落量計算液晶的單滴滴落量。
6.根據權利要求1的裝置，還包括補償單元，當測量到的正在滴落的液晶的滴落量與計算出來的主控單元的滴落量不同時，補償液晶的滴落量。
7.根據權利要求6的裝置，其中補償單元包括滴落量測量單元，測量液晶的測量到的滴落量；和補償量計算單元，將測量到的滴落量與計算出來的滴落量相比較，計算補償量，並至少驅動電功率控制單元和流量控制單元之一。
8.根據權利要求7的裝置，其中補償量計算單元包括滴落量設定單元，在其中設定在主控單元中計算出來的滴落量；比較單元，將在滴落量設定單元中設定的滴落量與測量到的滴落量相比較並計算差值；和補償計算單元，計算分配參數中的誤差值，從而補償由比較單元計算出來的差值。
9.根據權利要求8的裝置，其中補償計算單元至少包括壓力誤差計算單元，根據在比較單元中計算出來的差值計算作用給液晶分配單元中的液晶的氣體壓力的誤差值，計算對應於該氣體壓力誤差值的氣體流量，和輸出該流量，使得氣體壓力得到補償；和電功率誤差計算單元，在比較單元中計算出來的差值的基礎上計算作用給電磁鐵線圈的電功率量的誤差值，和輸出該電功率量的誤差值，使得提供給電磁鐵線圈的電功率得到補償。
10.一種利用氣體壓力將液晶從液晶分配器分配到具有至少一個液晶單元面板面積的基板上的方法，該液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料開口的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得出料孔打開的磁力的電磁鐵線圈；該方法包括以下步驟輸入數據；根據該輸入數據計算將要滴落到基板上的液晶的總的滴落量；根據所計算的總的滴落量計算液晶滴落到基板上的滴落位置；根據總的滴落量計算單次的液晶滴落量；根據計算出的單次的滴落量，計算供應給電磁鐵線圈的電功率數量和作用到液晶分配器中的液晶上的氣體壓力；和向電磁鐵線圈作用所計算出來的電功率數量和向液晶分配器作用所計算出來的氣體壓力。
11.根據權利要求10的方法，其中輸入數據的步驟包括輸入液晶單元面板的面積、液晶面板的單元間隙和液晶的特徵信息。
12.根據權利要求10的方法，還包括控制彈簧張力的步驟。
13.根據權利要求12的方法，其中控制彈簧張力的步驟包括操作者在液晶滴落的初始階段設定該張力。
14.根據權利要求10的方法，其中在液晶滴落的初始階段固定對應於液晶的單滴滴落量的電功率量。
15.根據權利要求10的方法，其中補償液晶滴落量的步驟包括以下步驟測量滴落的液晶的測量量；和通過將測量到的滴落量與計算出的單滴滴落量相比較計算補償量；和根據計算出來的補償量控制作用給電磁鐵線圈的電功率和氣體壓力中的至少之一。
16.根據權利要求15的方法，其中在液晶滴落的初始階段固定對應於單滴滴落量的氣體壓力。
17.根據權利要求15的方法，如果測量到的滴落到基板上的液晶滴落量與計算出來的單滴滴落量不同，還包括補償液晶的滴落量的步驟。
18.根據權利要求13的方法，還包括顯示輸入數據、計算出液晶滴落量和液晶的滴落狀態的步驟。
19.一種用於將液晶滴落到基板上的液晶分配裝置包括液晶分配單元，用於分配液晶；測量系統，用於測量從分配單元中分配出來的液晶量；和控制器，接收來自測量系統的具有所測量數量的液晶，該控制器將測量到的液晶數量與待分配液晶的目標數量進行比較，並且如果測量到的數量與目標數量不同則電調整液晶分配單元的至少一個分配參數。
20.根據權利要求19的裝置，其中液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈。
21.根據權利要求20的裝置，其中當針位於高端位置時，利用氣體壓力通過出料口驅動液晶。
22.根據權利要求21的裝置，其中控制單元控制氣體壓力和電磁鐵線圈中的至少之一，從而調整液晶分配單元中的至少一個分配參數。
23.一種用於將液晶滴落到對應於至少一個單元面板面積的基板上的液晶分配裝置，該裝置包括用於分配液晶的液晶分配單元，該液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈；滴落量測量單元，測量所滴落的液晶的滴落量；補償量計算單元，將測量到的滴落量與目標滴落量相比較從而計算補償的數值；和補償控制單元，根據該補償數值控制作用到電磁鐵線圈上的電功率和氣體壓力的至少之一。
24.根據權利要求23的裝置，其中補償控制單元包括至少一個電功率控制單元，根據在補償量計算單元中計算出來的補償量控制作用給電磁鐵線圈的電功率，和流量控制單元，根據在補償量計算單元中計算出來的補償量控制作用給液晶補償單元中的液晶的氣體壓力。
25.根據權利要求23的裝置，其中滴落量測量單元包括與基板相鄰的比重計。
26.根據權利要求23的裝置，其中滴落量測量單元通過測量設定個數的小滴的總滴落量來測量該滴落量。
27.根據權利要求23的裝置，其中補償量計算單元包括滴落量設定單元，在其中設定目標滴落量；比較單元，將該滴落量與測量到的滴落量相比較並計算差值；和電功率誤差計算單元，根據在比較單元中計算出來的差值計算作用給電磁鐵線圈的電功率量的誤差值，和輸出誤差值，從而控制作用給電磁鐵線圈的電功率值量。
28.根據權利要求23的裝置，其中補償量計算單元包括滴落量設定單元，在其中設定目標滴落量；比較單元，將該滴落量與測量到的滴落量相比較並計算差值；和壓力誤差計算單元，根據在比較單元中計算出來的差值計算作用給液晶分配單元中的液晶的氣體壓力的誤差值，並輸出該誤差值，從而控制氣體壓力。
29.根據權利要求23的裝置，其中補償量計算單元包括滴落量設定單元，在其中設定目標滴落量；比較單元，將該滴落量與測量到的滴落量相比較並計算差值；壓力誤差計算單元，根據在比較單元中計算出來的差值計算作用給液晶分配單元中的液晶的氣體壓力的誤差值，並輸出該誤差值，從而控制氣體壓力；和電功率誤差計算單元，根據在比較單元中計算出來的差值計算作用給電磁鐵線圈的電功率量的誤差值，並輸出誤差值，從而控制作用給電磁鐵線圈的電功率量。
30.一種將液晶分配到對應於至少一個單元面板面積的基板上的方法，該方法包括以下步驟利用液晶填充液晶分配單元；在基板上分配第一數量的液晶；實施液晶分配單元的至少一個分配參數的自動補償；和在基板上分配第二數量的液晶，根據自動補償確定第二數量的值。
31.根據權利要求30的方法，其中進行自動補償的步驟包括以下步驟向與基板基本上相鄰的測量系統分配測試數量的液晶；測量以測試數量分配的液晶的量；將該測量到的量與目標量相比較；和自動地調整液晶分配單元中的至少一個分配參數。
32.根據權利要求31的方法，其中液晶分配單元包括至少一個電控制的閥門結構，用於控制液晶的分配；和一個電控制的氣體供應源，用於施加氣體壓力，從而當電控制閥門結構打開時驅動液晶的分配；並且其中自動調整分配參數的步驟包括電學地調整電控閥門結構和電控氣體供應中的至少之一的步驟。
33.根據權利要求32的方法，其中電控閥門結構包括具有出料孔的噴嘴，和能夠在閉合出料孔的第一位置與打開出料孔的第二位置之間移動的針。
34.一種利用氣體壓力將液晶從液晶分配器分配的方法，從而從中分配液晶，該液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料開口的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧，和提供使得出料孔打開的磁力的電磁鐵線圈；該方法包括以下步驟設定所要滴落的液晶的滴落量；測量所滴落的液晶量；通過比較設定的滴落量和測量到的滴落量計算補償數量；和根據所計算的補償數量，控制作用到電磁鐵線圈上的電功率和作用到液晶上的氣體壓力的至少之一。
35.根據權利要求34的方法，其中根據液晶單元面板的面積、液晶單元面板的單元間隙和液晶的特徵信息，計算液晶的滴落量。
36.根據權利要求34的方法，其中測量滴落的液晶量的步驟包括測量滴落的液晶的重量的步驟。
37.根據權利要求34的方法，其中計算補償量的步驟包括以下步驟通過將設定的滴落量與測量到的滴落量進行比較計算差值；根據計算出來的滴落量中的差值，計算作用給液晶分配單元中的液晶的氣體壓力的誤差值；和計算對應於計算出來的誤差值的氣體流量。
38.根據權利要求34的方法，其中計算補償量的步驟包括以下步驟通過將設定的滴落量與測量到的滴落量進行比較計算差值；根據該差值，計算作用給電磁鐵線圈的電功率的誤差值；和計算對應於計算出來的誤差值的電功率。
39.根據權利要求34的方法，其中計算補償量的步驟包括以下步驟通過將設定的滴落量與測量到的滴落量進行比較計算差值；根據計算出來的滴落量中的差值，計算作用給液晶分配單元中的液晶的氣體壓力的誤差值，從而確定對應於計算出來的氣體壓力的誤差值的氣體流量；和根據該差值，計算作用給電磁鐵線圈的電功率的誤差值，從而確定對應於計算出來的誤差值的電功率。
40.根據權利要求34的方法，進一步包括根據計算出來的補償數量控制彈簧的拉伸力的步驟。
全文摘要
提供一種液晶分配裝置和控制液晶滴落數量的方法，用於將液晶滴落到對應於至少一個單元面板面積的基板上。在一部分中，該裝置利用液晶分配單元分配液晶，該液晶分配單元包括具有通過它將液晶滴落到基板上的出料孔的噴嘴，在針將出料孔堵住的低端和針與出料孔相分離的高端之間能夠移動的針，使得針壓向低端的彈簧元件，和提供使得針向高端移動的磁力的電磁鐵線圈。通過控制電磁鐵線圈或通過控制用來驅動液晶穿過出料孔的氣體壓力，電學地控制液晶分配單元的分配量。還可以通過自動地補償電磁鐵的電功率和/或氣體壓力補償滴落量中的變化和誤差。
文檔編號B05C5/00GK1441292SQ02117858
公開日2003年9月10日 申請日期2002年5月23日 優先權日2002年2月27日
發明者權赫珍, 孫海晙 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社