专利名称：液晶分配装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶分配装置，尤其涉及一种能把准确量的液晶分配到基板上井把所分配的液晶分布到基板上的液晶分配装置。
背景技术：
目前，多种便携式电子装置，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)和笔记本电脑的开发，要求使电子装置重量轻、尺寸小和适于携带的平板显示装置。已经为这些便携式电子装置开发出了多种不同类型的平板显示装置，包括液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、场致发射显示器(FED)和真空荧光显示器(VFD)。
图1是根据现有技术的液晶显示装置的截面图。图1中，LCD1包括下基板5、上基板3以及布置在上基板3和下基板5之间的液晶材料层7。下基板5是驱动元件阵列基板，在其内表面上形成有多个像素区域。在每个像素区域内形成诸如TFT(薄膜晶体管)的驱动元件。上基板3是滤色片基板，包括形成在其内表面上用于产生彩色光的滤色片层。另外，分别在下基板5和上基板3上形成像素电极和公共电极，在下基板5和上基板3上涂敷对准层，用于对准液晶材料层7的液晶分子。
下基板5和上基板3用密封材料9相互粘合，液晶材料层7淀积在它们之间。通过控制经液晶材料层7发射的光的量来显示信息，通过用形成在下基板5上的驱动元件驱动液晶分子来进行控制。
液晶显示装置的制造过程可以分为驱动元件阵列基板处理、滤色片处理和单元形成处理，驱动元件阵列基板处理用于在下基板5上形成驱动元件，滤色片基板处理用于在上基板3上形成滤色片。
图2是液晶显示装置制造方法的流程图，所述方法用于根据现有技术形成图1的液晶显示装置。步骤S101中，执行TFT阵列工艺用来包括布置在下基板5上的多个栅线和数据线(未示出)，从而定义多个像素区域。另外，TFT与形成在每个像素区域内的栅和数据线连接以便起驱动元件的作用。此外，通过驱动元件阵列处理形成像素电极，像素电极与TFT接触并根据经TFT施加的信号驱动液晶材料层7。
在步骤S104，用滤色片处理在上基板3上形成红、绿、蓝滤色片层和公共电极用来产生彩色光。
在步骤S102，涂敷处理包括在上基板3上形成对准层，从而使形成在上基板3和下基板5之间的液晶材料层7的液晶分子表面固定(即，预倾角和对准方向)。然后，摩擦形成在上基板3上的对准层。
在步骤S105，附加涂敷处理包括在下基板5上形成对准层，从而使形成在上基板3和下基板5之间的液晶材料层7的液晶分子表面固定(即，预倾角和对准方向)。然后，摩擦形成在下基板5上的对准层。
在步骤S103，在下基板5上均匀地布置垫片，以便保持上基板3和下基板5之间的均匀单元间隙。
在步骤S106，在上基板3上涂敷密封材料9。
在步骤S107，在压力下把上基板3和下基板5粘合在一起。
在步骤S108，切割和处理粘合后的上基板3和下基板5用来形成各个液晶显示单元。
在步骤S109，经液晶注入孔把液晶材料注入到每个单独的液晶显示单元中。然后，囊封每个单独的液晶显示单元。
在步骤S110，检查每个囊封后的单独的液晶显示单元。
图3是根据现有技术的液晶注入装置的截面图。图3中，容纳液晶材料14的容器12设在真空室10内，液晶面板1位于容器12上。另外，液晶面板移动器(未示出)设在真空室10内用来把液晶面板1移动到容器12中，从而使液晶材料14和液晶面板1的液晶注入孔16接触。通常，该方法一般称为液晶液滴注入方法。
然后，通过向真空室10内提供氮气(N2)来升高真空室10内的压力。因此，液晶面板1和真空室10之间的压力差使液晶材料14经液晶注入孔16注入到液晶面板1中。然后，在液晶材料14完全充满液晶面板1之后，密封材料密封液晶注入孔16，在液晶面板1内形成液晶材料层。通常，该方法一般称为液晶真空注入法。
然而，液晶真空注入法是有问题的。第一，经液晶注射孔16把液晶材料14完全注入液晶面板1的总处理时间要求很多的时间。通常，由于液晶面板1的驱动元件阵列基板(即，图1中的下基板5)和滤色片基板(即，图1中的上基板3)约几μm，所以每单位时间向液晶面板1注入很少量的液晶材料14。例如，在制造15英寸的液晶面板期间，把液晶材料14完全注入液晶面板1中的总处理时间可为8小时。因此，液晶面板1的制造效率低下。
第二，液晶材料的消耗率很高。与放入容器12的液晶材料14的量相比，实际注入液晶面板1的液晶材料14的量很小。此外，当液晶材料14暴露到大气或某些气体中时，液晶材料就变坏了。此外，液晶材料14因与液晶面板1接触期间的杂质流而变坏。这样，必须丢弃注入每个液晶面板1之后残留在容器12中的液晶材料14。因此，生产成木增加了。
发明内容
本发明公开一种液晶分配装置，基本避免了因现有技术的限制和缺点所致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种液晶分配装置，能把液晶材料清洁地直接分配到液晶显示面板的基板上。
本发明的另一目的是提供一种液晶分配装置，能改善在液晶显示面板的基板上的液晶材料分配精度。
在下面的描述中将解释本发明的其他特点和优点，它们或从描述中变清楚，或通过本发明的实践来明了。用书面描述及其权利要求和附图中特殊指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点并遵循本发明的目的，如所具体和概括描述的那样，液晶分配装置包括液晶容器，加热系统，用于加热液晶容器内的液晶材料；喷嘴，位于液晶容器的下部，用于把液晶材料分配到基板的表面上；和阀门系统，用于通过向液晶容器施加气压，控制从液晶容器到喷嘴的液晶材料流。
要知道，上文的概括描述和下面的详细描述都是示范性和解释性的，是要提供对如权利要求所述的本发明的进一步解释。
所包括的用来便于理解本发明并且作为本说明书一个组成部分的附图表示了本发明的实施例，连同说明书一起可用来解释本发明的原理。在附图中图1是根据现有技术的液晶显示装置制造方法的截面图；图2是根据现有技术用于形成图1的液晶显示装置的液晶显示装置制造方法的流程图；图3是根据现有技术的液晶注入装置的截面图；图4是根据本发明的液晶分配方法制造的液晶显示装置的截面图；图5是根据本发明的液晶显示装置的制造过程的流程图；图6是根据本发明的液晶分配方法的透视图；图7A是根据本发明在注入液晶材料前的液晶分配装置的实施例的截面图；图7B是根据本发明在注入液晶材料期间的液晶分配装置的实施例的截面图；图8是根据本发明的图7A和7B的液晶分配装置的实施例的透视组装图；和图9是根据本发明，包括沿外表面安装的加热系统的液晶分配装置另一实施例的截面图；和图10A和10B是根据本发明的液晶分配装置的喷嘴结构的透视图。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的实施例。图4是根据本发明的液晶分配方法制造的液晶显示装置的截面图。图4中，在把具有多个驱动元件的下基板105(即TFT基板)和具有多个滤色片的上基板103(即CF基板)粘合在一起之前，一系列液滴可以按相距均匀间隔在具有驱动元件的下基板105的表面上分配液晶材料107。此外，或者可把液晶材料107分配到具有滤色片的上基板103上。另外，可以沿下基板的外周形成密封图形109。或者，可以在下基板105的周边形成密封图形109。此外，可以在上基板103和下基板105上都形成密封图形109。另外，密封图形109可以包括形成在上基板103和下基板105上的多个同心柱。在液晶分配法期间，TFT基板和CF基板都可以是分配液晶材料107的对象。然而，无论上基板103还是下基板105接受液晶材料107，都应位于下基板上。或者，按照液晶材料107的粘度，液晶材料107可以分配在上基板103和下基板105上。
接着，上基板103和下基板105相互对准并粘合在一起。因此，可以通过向上基板103和下基板105施加压力而使液晶材料107在上基板103和下基板105之间流动。这样，可以在上基板103和下基板105之间形成均匀厚度的液晶材料层。
图5是根据本发明图4的液晶显示装置的制造过程的流程图。图4和5中，步骤S201可以包括在TFT阵列处理期间在下基板105上形成TFT阵列，步骤S204可以包括在滤色片处理期间在上基板103上形成滤色片层。
在步骤S202，可以在具有TFT阵列的下基板105上涂敷对准层。下面，可以在涂敷在下基板105上的对准层上执行摩擦处理。
在步骤S205，可以在具有滤色片层的上基板103上涂敷另一对准层。接着，可以对上基板103上的对准层执行摩擦处理。
在步骤S203，可以以相等的间隔把液晶材料滴注到具有TFT阵列的下基板105的表面上。或者，可以以多组相等的第一间隔把液晶材料滴注到下基板105的表面上，而各组以不等于第一间隔的第二间隔分开，用来适应多个单独的显示面板区域。
在步骤S206，可以通过沿上基板103的周边涂敷一种或多种密封材料来形成密封图形109。或者，密封图形109可包括形成在上基板103上多个单独的区域中的多种密封图形，用来适应具有多个单独的显示面板区域的大基板。此外，可以在上和下基板上都形成密封图形109。另外，密封图形109可以包括多种密封图形，绕上基板103同心形成，或绕多个单独的显示面板区域的每个区域同心形成。
在步骤S207，可以通过向上基板103和下基板105施加压力来对准上基板103和下基板105并把它们粘合在一起。因此，形成在下基板105和/或上基板103上的密封图形109可以机械地把上基板103和下基板105粘合在一起。在施加压力期间，液晶材料107可以沿粘合后的上基板103和下基板105的总宽度均匀流动。或者，液晶材料107可以在每个单独的液晶面板区域内均匀流动。
在步骤S208，粘合后的上基板103和下基板105可以分为相应于多个显示面板区域的多个单独的显示面板单元。在步骤S208期间，可以用切割工具横过上基板103和下基板105的外表面划一条线，形成多个单独的显示面板单元。或者，上基板103和下基板105的外表面都可划线。
在步骤S209，对多个显示面板单元的每个单元检查其缺陷。例如，在灯下检查各个单独的显示面板单元，以确保上基板103和下基板105之间的液晶材料107均匀分布。另外，可以执行粘合后上基板103和下基板105的表面缺陷。或者，或在S209之外，可以在划分单独的液晶显示单元之前执行检查处理。
在上述制造过程期间，在形成精确厚度的液晶材料层时，分配液晶材料的定位和液晶材料的分配量是很严格的。尤其是，由于液晶材料层的厚度可与液晶面板的单元间隙直接相关，所以精确的液晶分配位置和分配量对防止在液晶面板上形成缺陷是重要的因素。因此，可要求一种用于在准确位置分配精确量的液晶材料的装置。
图6是根据本发明的液晶分配方法的透视图。图6中，液晶分配装置120可以安装在下基板105上。液晶分配装置120可以充有液晶材料107，用来把指定量的液晶材料107分配到下基板105上。液晶材料107可以按液滴的形状分配到下基板105上。
接着，下基板105可以恒定的速率沿X轴和Y轴移动，液晶分配装置120可以保持静止，以便以指定的时间间隔释放液晶材料107。因此，液晶材料107可沿X轴和Y轴方向以规则的间隔分配到下基板105上。或者，下基板105可保持静止，液晶分配装置120可以沿X轴和Y轴方向移动，以规则的间隔把液晶材料107分配到下基板105上。此外，下基板105和液晶分配装置120都可沿X轴和Y轴方向移动，以规则的间隔把液晶材料107分配到下基板105上。然而，最好保持液晶分配装置120静止，而沿X轴和Y轴方向移动下基板105。
或者，液晶材料107可以以多组相等的第一间隔滴注到下基板105的表面上，其中，这些组以不等于第一间隔的第二间隔分开，用来适应具有多个单独显示面板区域的大基板。因此，几乎是任意的间隔距离在基板105表面上滴注液晶材料107。
图7A是根据本发明在注入液晶材料之前的液晶分配装置的实施例的截面图，图7B是根据本发明在注入液晶材料期间的液晶分配装置的实施例的截面图，图8是根据本发明的图7A和7B的液晶分配装置的实施例的透视组装图。
图7A、7B和8中，液晶分配装置120可包括设在外壳122内的圆筒形液晶容器124，其中，液晶容器124可以由聚乙烯制成，可充有液晶材料107。外壳122可由不锈钢制成，用来容纳液晶容器124。因此，由于聚乙烯是具有良好加工性能的材料，所以易于制造成指定形状。另外，由于聚乙烯不会与液晶材料107反应，所以它可用作液晶容器124的材料。然而，聚乙烯强度低，受到微弱的外部撞击就容易变形。因此，当由聚乙烯制成液晶容器124变形时，液晶材料107可能无法准确地分配到基板的表面上。为此，液晶容器124可设在由不锈钢制成的外壳122内，不锈钢的强度高于聚乙烯。可以把供气管(未示出)连接到安装在液晶容器124上的外部供气单元(未示出)上，可以从外部供气单元(未示出)经供气管(未示出)向液晶容器124提供诸如氮气的气体。因此，气体可填充液晶容器124中没充有液晶材料107的区域，并向液晶材料107施加压力以便分配液晶材料。
或者，液晶容器124可由不锈钢制成。这样就不必需要外壳122，所以可降低液晶分配装置120的生产成本。如上所述，当液晶容器124由金属制成时，最好用含氟树脂涂敷液晶容器124的内表面，目的是防止液晶材料107与容器124反应。
另外，加热系统125可以位于液晶容器124内。加热系统125可以包括外部电源系统(未示出)或与外部电源系统连接。因此，加热系统125可向液晶容器124内的液晶材料107供热。下面解释加热液晶容器124内的液晶材料107。
由于铁电液晶材料比扭绞纽姆符号的(TN)液晶材料快几百倍，所以它可用于大规模高密度的反射式便携式显示器。然而，铁电液晶材料与TN液晶材料相比有高粘度特性。因此，当铁电液晶材料根据本发明用液晶分配装置120分配到室温下的基板上时，铁电液晶材料的准确分配并不充分。然而，通过采用加热液晶容器124内的液晶材料107的系统，有可能通过降低铁电液晶材料的粘度，准确地把铁电液晶材料分配到基板的表面上。另外，加热系统可在施加压力期间，在上和下基板之间提供改善了的铁电液晶材料流，如上所述。
然而，根据本发明的液晶分配装置不限于使用铁电液晶材料。当使用根据本发明的具有加热系统的液晶分配装置时，可降低液晶材料的粘度。因此，本发明可用来使用希望用在液晶显示装置中但难以在室温下准确分配到基板表面上的液晶材料。
图7A、7B和8中，加热系统125可包括位于液晶容器124内的一个或多个线圈，从而从外部电源系统(未示出)供应的电可加热液晶材料107。或者，加热系统可包括与外部泵送系统连接的管，用于经该管向液晶材料107移动诸如空气或液体的流体。
图9是根据本发明的液晶分配装置另一实施例的截面图，包括沿外表面安装的加热系统。图9中，加热系统125可位于液晶容器124之外，用来加热液晶容器124。因此，可加热液晶容器124内的液晶材料107。液晶容器124最好由不锈钢制成而不需形成外壳122(见图7A、 7B和8)。例如，如果液晶容器124要设在外壳122内，加热系统125就位于外壳之外，不能直接加热液晶容器124。这样，加热系统125的加热效率就相对低下了。
另外，由于液晶材料107的粘度取决于液晶材料107的温度，必须控制供应到液晶材料107的热量。通常，用于液晶显示装置的大部分纽姆符号的液晶材料在室温下保持液相。因此，加热系统125可在室温下保持液晶材料107的温度。
图8中，可在外壳122的下端形成开口123。当液晶容器124位于外壳122内时，在液晶容器124的下端形成内螺纹突起138，插入开口123中，把液晶容器124与外壳122结合在一起。另外，突起138可与第一结合单元141的外螺纹部分结合。
另外，第一结合单元141可包括内螺纹部分，它可与第二结合单元142的外螺纹部分结合。针座143位于第一结合单元141和第二结合单元142之间，坐在第一结合单元141的内螺纹部分和第二结合单元142的外螺纹部分之间。针座143可包括排出孔144，其中，液晶容器124内的液晶材料107在流过第二结合单元142之后可经排出孔144排出。
另外，喷嘴145可与第二结合单元142结合，用于分配液晶容器124内精确量的液晶材料107。喷嘴145可包括外螺纹部分和内部光滑铿孔支撑部分146，外螺纹部分可与第二结合单元142的内螺纹部分结合，内部光滑幢孔支撑部分146用于以液滴形状向基板表面上滴注精确量的液晶材料107。
图10A和10B是根据本发明的液晶分配装置的喷嘴结构的透视图。图10A和10B中，可沿喷嘴145的轴向形成凹槽148。通常，接触角可定义为液体到达热力学平衡的角，它是固体表面湿润性的良好指示符。因此，由于喷嘴145可由通常具有小接触角的金属材料制成，所以，金属材料有高湿润性(即亲水特性)和高表面能。这样，液体会很快地分散(spread)到金属材料的表面上。这样，当液晶材料经喷嘴145分配时，在喷嘴145的排出孔146末端处不保持液滴形状，这意味着有大接触角。因此，随着重复分配液晶材料，液晶材料分散到喷嘴145的表面上，这样会粘连任何分散到喷嘴145表面上的液晶材料。
这一液晶材料分散现象使得有可能在基板的表面上分配精确量的液晶材料。例如，当通过调节排出孔144的开口时间和作用在液晶材料上的压力来控制经喷嘴145的排出孔146排出的液晶材料量时，部分排出的液晶材料分散到喷嘴145的表面上。因此，实际分散到基板表面上的液晶材料少于经排出孔146排出的液晶材料量。当然，可在向喷嘴145的表面上分散已知量的液晶时控制排出量，但是，不可能计算分散到喷嘴145的表面上的液晶材料量。另外，通过重复液晶材料分散过程，当分散到喷嘴145上的液晶材料与经排出孔146排出的液晶材料结合时，实际分配到基板表面上的液晶材料量会更少于可分配到基板表面上的预期设定量。此外，实际分配到基板表面上的所分配的液晶材料量是不规则的，这是因为金属145的接触角小。
为了解决这些问题，如图10A和10B所示，可在喷嘴145的表面上沿轴向形成凹槽148，其设定的宽度为液晶材料107提供了流路。虽然可在喷嘴145的排出孔146的表面上形成凹槽148，但是，可以在支持部分147的表面上形成凹槽。在分配液晶材料107期间，液晶材料107分散到支持部分147的表面上。因此，通过在排出孔146和支持部分的表面上都形成凹槽148，可防止液晶材料107累积。凹槽148的宽度和数量可以根据喷嘴145的设计来确定。
可在喷嘴145的外表面上涂敷含氟树脂层(特氟龙TEFLON7)(未示出)。具体地说，含氟树脂层可涂敷在排出孔146和支持部分147上或排出孔146和支持部分147内，并可包括具有大接触角的材料。因此，当含氟树脂层涂敷到喷嘴145上时，经喷嘴145排出的液晶材料107不分散到喷嘴145的表面上，从而把具有完美液滴形状的液晶材料107分配到基板表面上。
图7A和7B中，针136可插入液晶容器124中用来使其一端与针座143接触。尤其是，与针座143接触的针136的一端可以是圆锥形的，使得该端插入针座143的排出孔144中用来阻塞排出孔144。另外，可在针136的另一端安装弹簧128，可在针136上安装具有内调节部分134的磁棒132。磁棒132可由强磁性或弱磁性的材料制成，可以在磁棒132周围安装圆筒形电磁线圈130。电磁线圈130可与电源系统(未示出)连接，从而电源感应出磁场用来在电磁线圈130和磁棒之间产生磁力。
在针136和磁棒132之间有确定间隔(x)。
当经电源(未示出)向电磁线圈130供电时，感应出磁力以便产生磁棒132的移动。因此，感应的磁力使磁棒和针136之间接触。相反，当电源从电磁线圈130去除时，位于针136一端的弹簧128的弹力就使针136返回初始位置。这样，针136的上下移动使形成在针座143处的排出孔144打开和关闭。在分配液晶材料107期间，电源接通和断开，针136的一端和针座143重复接触。因此，针136末端与针座143之间的重复接触导致针136和针座143都损坏。这样，最好形成具有高强度材料的针136末端和针座143，诸如硬金属，目的是防止重复接触造成的损坏。
图7B中，通过打开针座143的排出孔144(见图8)，供入液晶容器124的气体(N2气)对液晶材料107加压。因此，可从喷嘴145分配液晶材料107。这样液晶材料107的量可以根据排出孔144的开口时间和作用在液晶材料107上的压力而变化。另外，可以根据针136和磁棒132之间的预期间隔(x)、电磁线圈130产生的磁棒132的磁力以及安装在针136上的弹簧128的弹力来确定开口时间。可以通过改变安装在磁棒132周围的电磁线圈130的缠绕总数和施加的电磁线圈130上的功率的大小来调节磁棒132的磁力。另外，可以用位于磁棒132一端的内调节部分134来调节针136和磁棒132之间的预期间隔(x)。
对于本领域的技术人员，显然可以对根据本发明的液晶分配装置进行多种修改和变化而不背离本发明的精神和范围。这样，本发明的所有修改和变化都在权利要求及其等同内容的范围之内。
权利要求
1.一种液晶分配装置，包括液晶容器；加热系统，用于加热液晶容器内的液晶材料；喷嘴，位于液晶容器下部，用于向基板表面上分配液晶材料；和阀门系统，通过向液晶容器施加气压，控制从液晶容器到喷嘴的液晶材料流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，液晶容器包括聚乙烯。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于容纳液晶容器的外壳。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，加热系统位于液晶容器内。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，液晶容器包括金属。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，加热系统位于液晶容器内。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，加热系统位于液晶容器外。
全文摘要
一种液晶分配装置，包括液晶容器；喷嘴，位于液晶容器下部，在其外表面上形成有至少一个凹槽；和阀门系统，用于通过提供给液晶容器的气压把液晶材料从液晶容器传送到喷嘴。
文档编号H01L21/00GK101025526SQ20061013853
公开日2007年8月29日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年3月21日
发明者权赫珍, 孙海晙, 金完洙 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社