(57)【要約】【課題】少なくとも一つの液晶パネルを含む大面積のガラス基板上に直接液晶を滴下する液晶滴下装置及び液晶滴下方法を提供する。【解決手段】液晶が充填された容器１２２と、前記容器１２２に充填された液晶を吸入して吐出する吐出ポンプ１４０と、前記吐出ポンプ１４０から吐出された液晶を基板に滴下するノズル１５０と、前記吐出ポンプ１４０から滴下される液晶の吐出量を制御し、液晶の滴下量が限界値を超過する場合、前記吐出ポンプ１４０を制御して該吐出ポンプ１４０から吐出される液晶の量を補正する制御部２００と、を含んで液晶滴下装置を構成する。【選択図】図１０
2004334221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶が充填された容器と、
前記容器に充填された液晶を吸入して吐出する吐出ポンプと、
前記吐出ポンプから吐出された液晶を基板に滴下するノズルと、
前記吐出ポンプから滴下される液晶の吐出量を制御し、液晶の滴下量が限界値を超過する場合、前記吐出ポンプを制御して該吐出ポンプから吐出される液晶の量を補正する制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする液晶滴下装置。
【請求項２】
前記吐出ポンプは、
シリンダと、
前記シリンダ内に挿入され、下部の所定領域に溝が形成されて回転及び上下運動を行うことで液晶を吸入及び吐出するピストンと、
前記ピストンの運動により液晶が吸入及び吐出される吸入口及び吐出口と、
から構成されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項３】
前記吐出ポンプが固定される固定部を更に含むことを特徴とする請求項２記載の液晶滴下装置。
【請求項４】
前記固定部は、吐出ポンプのピストンが固定されてピストンを回転運動させる回転部材を含むことを特徴とする請求項３記載の液晶滴下装置。
【請求項５】
前記ピストンにはバーが形成され、前記回転部材にはホールが形成され、前記バーとホールとが結合されることでピストンが回転部材に固定されることを特徴とする請求項４記載の液晶滴下装置。
【請求項６】
前記バーは、前記ホールに回動自在に挿入されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
【請求項７】
前記吐出ポンプの液晶の容積量は、ピストンが回転部材に固定される角度によって異なることを特徴とする請求項４記載の液晶滴下装置。
【請求項８】
前記角度が増加するほど、液晶の容積量が増加することを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
【請求項９】
前記吐出ポンプと接触し、該吐出ポンプの固定角度を変化させることで液晶の吐出量を調節する液晶容積量調節部材を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項１０】
前記液晶容積量調節部材を駆動するモータと、
前記液晶容積量調節部材と螺合され、モータの駆動により回転して前記液晶容積量調節部材を直線運動させる回転軸と、
を更に含むことを特徴とする請求項９記載の液晶滴下装置。
【請求項１１】
前記モータは、サーボモータであることを特徴とする請求項１０記載の液晶滴下装置。
【請求項１２】
前記モータは、ステップモータであることを特徴とする請求項１０記載の液晶滴下装置。
【請求項１３】
前記回転軸の端部に設置され、前記液晶容積量調節部材を手動で操作する調節レバーを更に含むことを特徴とする請求項１０記載の液晶滴下装置。
【請求項１４】
前記容器と吐出ポンプとを連結する第１連結管と、
前記第１連結管の端部に設置されて容器に挿入され、内部が通孔されて容器の液晶が流入するピンと、
を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項１５】
前記容器には、ピンが挿入されるパッドが形成され、ピンの挿入時、パッドが収縮してピンとパッドとの間から液晶が漏洩されることを防止することを特徴とする請求項１４記載の液晶滴下装置。
【請求項１６】
前記パッドは、シリコンまたはブチルゴム系からなることを特徴とする請求項１５記載の液晶滴下装置。
【請求項１７】
前記吐出ポンプとノズルとを連結する第２連結管を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項１８】
前記第２連結管は、透明な物質からなることを特徴とする請求項１７記載の液晶滴下装置。
【請求項１９】
前記第２連結管の近傍に設置され、吐出ポンプから吐出される液晶に気泡が含まれているかを感知する第１感知部を更に含むことを特徴とする請求項１７記載の液晶滴下装置。
【請求項２０】
前記ノズルの近傍に設置され、ノズルの表面に液晶が凝結したことを感知する第２感知部を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項２１】
前記制御部は、
基板に滴下すべき液晶の滴下量を設定する滴下量設定部と、
前記滴下量設定部により設定された液晶の滴下量と実際に基板に滴下された液晶の滴下量との差を補正する滴下量補正部と、
モータを駆動して吐出ポンプを作動させるモータ駆動部と、
基板を駆動して液晶の滴下位置をノズルと整列させる基板駆動部と、
から構成されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
【請求項２２】
前記滴下量設定部は、
各種情報が入力される入力部と、
前記入力部を通して入力された情報に基づき、基板に滴下すべき液晶の総滴下量を算出する総滴下量算出部と、
前記算出された液晶の総滴下量に基づき、液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部と、
前記算出された液晶の総滴下量に基づき、液晶の滴下位置を算出する滴下位置算出部と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項２１記載の液晶滴下装置。
【請求項２３】
前記滴下量補正部は、
基板に滴下される液晶の滴下量を測定する滴下量測定部と、
前記滴下量測定部により測定された液晶の滴下量と設定された液晶の滴下量の差値を計算する差値計算部と、
前記滴下量の差値の限界値を設定する滴下量限界値設定部と、
前記差値計算部及び滴下量限界値設定部からそれぞれ入力される滴下量の差値と限界値とを比較して前記モータ駆動部に信号を出力する比較部と、
から構成されることを特徴とする請求項２１記載の液晶滴下装置。
【請求項２４】
前記限界値が滴下量の差値を超過する場合、モータに信号を出力して滴下量を補正することを特徴とする請求項２３記載の液晶滴下装置。
【請求項２５】
前記限界値が滴下量の差値を超過する場合、モータに信号を出力して液晶の滴下を中断することを特徴とする請求項２３記載の液晶滴下装置。
【請求項２６】
前記限界値は、
差値を超過する場合、液晶の滴下量の補正を行う第１限界値と、
差値を超過する場合、液晶の滴下を中断する第２限界値と、
からなることを特徴とする請求項２３記載の液晶滴下装置。
【請求項２７】
前記第１限界値は、設定された液晶の滴下量の０.３％であることを特徴とする請求項２６記載の液晶滴下装置。
【請求項２８】
前記第２限界値は、設定された液晶の滴下量の０.５％であることを特徴とする請求項２６記載の液晶滴下装置。
【請求項２９】
前記滴下量測定部は、重量計を含むことを特徴とする請求項２３記載の液晶滴下装置。
【請求項３０】
前記モータ駆動部は、
液晶の滴下量に対するパルス値情報が保存されたパルス値保存部と、
前記パルス値保存部に保存されたパルス値情報に基づき、前記滴下量設定部から入力された１回滴下量の設定値、及び前記滴下量補正部から入力された滴下量の補正値をパルス値に換算してモータに出力するパルス値換算部と、
から構成されることを特徴とする請求項２１記載の液晶滴下装置。
【請求項３１】
複数の単位パネルが形成された基板上に液晶を滴下する複数の液晶滴下機と、
前記液晶滴下機から滴下される液晶の滴下量を制御し、液晶の滴下量が限界値を超過する場合、前記液晶滴下機を制御して該液晶滴下機から滴下される液晶の量を補正する制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする液晶滴下装置。
【請求項３２】
前記液晶滴下機は、
液晶が充填された容器と、
液晶吸入口及び液晶吐出口を含むケース、シリンダ、並びに、前記シリンダ内に挿入され、下部の所定領域に溝が形成されて回転及び上下運動を行うことで液晶を吸入及び吐出するピストンからなり、前記ピストンの運動により、前記液晶吸入口及び液晶吐出口を通して液晶が吸入及び吐出される吐出ポンプと、
前記吐出ポンプを駆動する第１モータと、
前記吐出ポンプの下部に設置され、該吐出ポンプから吐出される液晶を滴下するノズルと、
から構成されることを特徴とする請求項３１記載の液晶滴下装置。
【請求項３３】
前記制御部は、
前記吐出ポンプと接触し該吐出ポンプの固定角度を調節する調節部材と、
回転軸を介して前記調節部材と連結され該調節部材を制御する第２モータと、
液晶の滴下量を設定し、設定された滴下量に対応する信号を第２モータに出力する滴下量設定手段と、
から構成されることを特徴とする請求項３１記載の液晶滴下装置。
【請求項３４】
前記制御部は、
前記吐出ポンプと接触し該吐出ポンプの固定角度を調節する調節部材と、
回転軸を介して前記調節部材と連結され該調節部材を制御する第２モータと、
液晶の滴下量を測定し、測定された滴下量を設定された液晶の滴下量と比較して滴下量を補正する滴下量補正手段と、
から構成されることを特徴とする請求項３１記載の液晶滴下装置。
【請求項３５】
前記制御部は、
前記吐出ポンプと接触し該吐出ポンプの固定角度を調節する調節部材と、
回転軸を介して前記調節部材と連結され該調節部材を制御する第２モータと、
液晶の滴下量を設定し、設定された滴下量に対応する信号を第２モータに出力する滴下量設定手段と、
液晶の滴下量を測定し、測定された滴下量と前記滴下量設定手段により設定された液晶の滴下量とを比較して滴下量を補正する滴下量補正手段と、
から構成されることを特徴とする請求項３１記載の液晶滴下装置。
【請求項３６】
前記滴下量補正手段は、
基板に滴下される液晶の滴下量を測定する滴下量測定部と、
前記滴下量測定部により測定された液晶の滴下量と設定された液晶の滴下量の差値を計算する差値算出部と、
前記滴下量の差値の限界値を設定する滴下量限界値設定部と、
前記差値計算部及び滴下量限界値設定部からそれぞれ入力される滴下量の差値と限界値とを比較して前記モータ駆動部に信号を出力する比較部と、
から構成されることを特徴とする請求項３４または３５記載の液晶滴下装置。
【請求項３７】
前記限界値が滴下量の差値を超過する場合、第２モータに信号を出力して滴下量を補正することを特徴とする請求項３６記載の液晶滴下装置。
【請求項３８】
前記限界値が滴下量の差値を超過する場合、モータに信号を出力して液晶の滴下を中断することを特徴とする請求項３６記載の液晶滴下装置。
【請求項３９】
前記限界値は、
差値を超過する場合、液晶の滴下量の補正を行う第１限界値と、
差値を超過する場合、液晶の滴下を中断する第２限界値と、
からなることを特徴とする請求項３６記載の液晶滴下装置。
【請求項４０】
前記第１限界値は、設定された液晶の滴下量の０.３％であることを特徴とする請求項３９記載の液晶滴下装置。
【請求項４１】
前記第２限界値は、設定された液晶の滴下量の０.５％であることを特徴とする請求項３９記載の液晶滴下装置。
【請求項４２】
液晶の滴下量及び滴下位置を算出する段階と、
基板を駆動して滴下位置に移動する段階と、
第２モータを駆動して算出された滴下量に対応するように吐出ポンプの固定角度を調節する段階と、
第１モータを駆動して吐出ポンプを作動させることで基板上に液晶を滴下する段階と、
基板に滴下される液晶の滴下量を測定する段階と、
設定された滴下量と測定された滴下量の差値を算出する段階と、
前記差値を限界値と比較して液晶の滴下を制御する段階と、
を行うことを特徴とする液晶滴下方法。
【請求項４３】
前記第１モータ及び第２モータは、サーボモータであることを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４４】
前記第２モータは、ステップモータであることを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４５】
前記液晶の滴下量及び滴下位置を算出する段階は、
基板情報及び液晶の特性情報が入力される段階と、
前記情報に基づき、液晶の総滴下量を算出する段階と、
前記算出された総滴下量に基づき、１回滴下量及び滴下位置を算出する段階と、
を含むことを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４６】
前記吐出ポンプの固定角度を調節する段階は、
前記算出された滴下量をパルス値に換算する段階と、
換算されたパルス値を第２モータに入力して駆動する段階と、
前記第２モータにより吐出ポンプの角度を調節する調節部材を作動させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４７】
前記液晶の滴下量を測定する段階は、
設定された回数の液晶の滴下を行う段階と、
重量計に備えられた容器に設定された回数だけ液晶を滴下する段階と、
１回滴下された液晶量を算出する段階と、
を含むことを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４８】
前記液晶の滴下を制御する段階は、
差値を第２限界値と比較する段階と、
差値を第１限界値と比較する段階と、
差値が第１限界値より大きく、第２限界値より小さい場合、差値に対するパルス値を換算する段階と、
前記算出されたパルス値を第２モータに入力して吐出ポンプの固定角度を調節する段階と、
を含むことを特徴とする請求項４２記載の液晶滴下方法。
【請求項４９】
前記差値が第２限界値を超過すると滴下を中断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４８記載の液晶滴下方法。
【請求項５０】
前記差値が第１限界値より小さいと現在の滴下を進行し続ける段階を更に含むことを特徴とする請求項４８記載の液晶滴下方法。
【請求項５１】
前記第１限界値は、設定された液晶の滴下量の０.３％であることを特徴とする請求項４８記載の液晶滴下方法。
【請求項５２】
前記第２限界値は、設定された液晶の滴下量の０.５％であることを特徴とする請求項４８記載の液晶滴下方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶滴下装置に関し、詳しくは、基板上に常に正確な量の液晶を精密に滴下することで、液晶表示素子に不良が発生することを防止できる液晶滴下装置及び液晶滴下方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、携帯電話、PDA、ノートブックコンピュータのような各種の携帯用電子機器が発展するにつれて、これに適用できる軽薄短小型の平板表示装置(Flat Panel Display Device)に対する要求が徐々に増大している。このような平板表示装置としては、LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission Display)、VFD(Vacuum Fluorescent Display)などが活発に研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性、高画質の実現という理由により、現在は液晶表示素子(LCD)が脚光を浴びている。
【０００３】
液晶表示素子は、液晶の屈折率異方性を利用して画面に情報を表示する装置である。図１８に示すように、液晶表示素子１は、下部基板５と、上部基板３と、前記下部基板５と上部基板３間に形成された液晶層７と、から構成されている。下部基板５は、駆動素子アレイ基板である。図示していないが、前記下部基板５には、複数の画素が形成されており、各画素には、薄膜トランジスタのような駆動素子が形成されている。前記上部基板３は、カラーフィルタ基板であって、実際にカラーを実現するためのカラーフィルタ層が形成されている。且つ、前記下部基板５及び上部基板３には、それぞれ画素電極及び共通電極が形成されており、液晶層７の液晶分子を配向するための配向膜が塗布されている。
【０００４】
前記下部基板５及び上部基板３は、シール材９により合着され、その間に液晶層７が形成され、前記下部基板５に形成された駆動素子により液晶分子を駆動して液晶層を透過する光量を制御することで情報を表示する。
【０００５】
液晶表示素子の製造工程は、下部基板５に駆動素子を形成する駆動素子アレイ工程、上部基板３にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ工程、及びセル工程に大別されるが、以下、このような液晶表示素子の工程について、図１９を参照して説明する。
【０００６】
まず、駆動素子アレイ工程により、下部基板５上に配列されて画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインを形成し、前記各画素領域に前記ゲートライン及びデータラインに接続される駆動素子の薄膜トランジスタを形成する(ステップS１０１)。且つ、前記駆動素子アレイ工程により、前記薄膜トランジスタに接続され、薄膜トランジスタを通して信号が印加されることによって液晶層を駆動する画素電極を形成する。そして、上部基板３には、カラーフィルタ工程により、カラーを実現するR、G、Bのカラーフィルタ層及び共通電極を形成する(ステップS１０４)。
【０００７】
次いで、前記上部基板３及び下部基板５にそれぞれ配向膜を塗布した後、上部基板３と下部基板５間に形成される液晶層の液晶分子に配向規制力または表面固定力(即ち、プレチルト角(Pretilt Angel)と配向方向)を提供するために、前記配向膜をラビング(Rubbing)する(ステップS１０２、S１０５)。その後、下部基板５に所定セルギャップを維持するためのスペーサを散布し、上部基板３の外郭部にシール材９を塗布した後、前記下部基板５及び上部基板３に圧力を加えて合着する(ステップS１０３、S１０６、S１０７)。
【０００８】
ここで、前記下部基板５及び上部基板３は、大面積のガラス基板からなる。言い換えれば、大面積のガラス基板に複数のパネル領域が形成され、前記各パネル領域に駆動素子のTFT及びカラーフィルタ層が形成されるため、個々の液晶パネルを製作するためには、前記ガラス基板を切断、加工すべきである(ステップS１０８)。その後、前記加工された個々の液晶パネルに液晶注入口を通して液晶を注入してから前記液晶注入口を封止して液晶層を形成した後、各液晶パネルを検査することで液晶表示素子を製作する(ステップS１０９、S１１０)。
【０００９】
液晶はパネルに形成された液晶注入口を通して注入されるが、このとき、液晶の注入は圧力差により行われる。図２０は、液晶パネルに液晶を注入する装置を示す。図２０に示すように、真空チャンバ１０内に、液晶が充填された容器１２が備えられ、その上部に液晶パネル１が位置する。前記真空チャンバ１０は、真空ポンプに連結されて設定された真空状態を維持する。且つ、図示していないが、前記真空チャンバ１０内には、液晶パネル移動用装置が設置され、前記液晶パネル１を容器１２の上部から容器１２まで移動させて、液晶パネル１に形成された注入口１６を液晶１４に接触させる(このような方式を液晶ディッピング(Dipping)方式という)。
【００１０】
このように、液晶パネル１の注入口１６を液晶１４に接触させた状態で、真空チャンバ１０内に窒素(N２)ガスを供給して真空チャンバ１０の真空程度を低下させると、前記液晶パネル１の内部と真空チャンバ１０との圧力差により、液晶１４が前記注入口１６を通して液晶パネル１に注入され、液晶１４が液晶パネル１内に完全に充填された後に前記注入口１６を封止材により封止することで液晶層が形成される(このような方式を液晶真空注入方式という)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このように真空チャンバ１０内で液晶パネル１の注入口１６を通して液晶１４を注入して液晶層を形成する方法には次のような問題があった。
第１に、液晶パネル１への液晶注入時間が長い。一般に、液晶パネルの駆動素子アレイ基板とカラーフィルタ基板間の間隔は数μm程度で非常に狭いため、単位時間当たり非常に少ない量の液晶のみが液晶パネルの内部に注入される。例えば、約１５インチの液晶パネルを製作する場合、液晶を完全に注入するにはほぼ８時間がかかるが、このような長時間の液晶注入により、液晶パネル製造工程が長くなって製造効率が低下する。
【００１２】
第２に、前述したような液晶注入方式においては液晶消耗率が高い。容器１２に充填されている液晶１４中、実際に液晶パネル１に注入される量は非常に少ない量である。一方、液晶は、大気や特定ガスに露出されると、ガスと反応して劣化するだけでなく、液晶パネル１との接触時に流入する不純物により劣化する。よって、容器１２に充填された液晶１４が複数枚の液晶パネル１に注入される場合も、注入後に余る液晶１４を廃棄しなければならないので、高価な液晶の廃棄により液晶パネルの製造費用が増加する。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、少なくとも一つの液晶パネルを含む大面積のガラス基板上に直接液晶を滴下する液晶滴下装置及び液晶滴下方法を提供することを目的とする。 
【００１４】
本発明の他の目的は、基板上に常に正確な量の液晶を精密に滴下することで、液晶表示素子に不良が発生することを防止できる液晶滴下装置及び液晶滴下方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の更に他の目的は、現在進行中の液晶の滴下量の測定値が第１限界値内にあると滴下を進行し続け、第２限界値を超過すると滴下を中断し、第１限界値と第２限界値間にある場合にのみ滴下量の補正を行うことで、迅速に液晶の滴下量を補正し、基板に不良が発生することを防止できる液晶滴下装置及び液晶滴下方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を達成するため、本発明に係る液晶滴下装置は、複数の単位パネルが形成された基板上に液晶を滴下する複数の液晶滴下機と、前記液晶滴下機から滴下される液晶の滴下量を制御し、液晶の滴下量が限界値を超過する場合、前記液晶滴下機を制御して該液晶滴下機から滴下される液晶の量を補正する制御部と、から構成される。
【００１７】
前記液晶滴下機は、液晶が充填された容器と、液晶吸入口及び液晶吐出口を含むケース、シリンダ、並びに、前記シリンダ内に挿入され、下部の所定領域に溝が形成されて回転及び上下運動を行うことで液晶を吸入及び吐出するピストンからなり、前記ピストンの運動により、前記液晶吸入口及び液晶吐出口を通して液晶が吸入及び吐出される吐出ポンプと、前記吐出ポンプを駆動する第１モータと、前記吐出ポンプの下部に設置され、該吐出ポンプから吐出される液晶を滴下するノズルと、から構成される。
【００１８】
前記制御部は、前記吐出ポンプと接触して該吐出ポンプの固定角度を調節する調節部材と、回転軸を介して前記調節部材に連結され該調節部材を制御する第２モータと、液晶の滴下量を設定し、設定された滴下量に対応する信号を第２モータに出力する滴下量設定手段と、滴下量を測定し、測定された滴下量と前記滴下量設定手段により設定された液晶の滴下量とを比較して滴下量を補正する滴下量補正手段と、から構成される。
【００１９】
前記滴下量補正手段は、基板に滴下される液晶の滴下量を測定する滴下量測定部と、前記滴下量測定部により測定された液晶の滴下量と設定された液晶の滴下量の差値を計算する差値算出部と、前記滴下量の差値の限界値を設定する滴下量限界値設定部と、前記差値計算部及び滴下量限界値設定部からそれぞれ入力される滴下量の差値と限界値とを比較して前記モータ駆動部に信号を出力する比較部と、から構成される。
【００２０】
このとき、前記限界値は、差値を超過する場合に液晶の滴下量の補正を行う第１限界値と、差値を超過する場合に液晶の滴下を中断する第２限界値とからなり、第１限界値は、設定された液晶の滴下量の０.３％で、第２限界値は、設定された液晶の滴下量の０.５％である。
【００２１】
そして、本発明に係る液晶滴下方法は、液晶の滴下量及び滴下位置を算出する段階と、基板を駆動して滴下位置に移動する段階と、第２モータを駆動して算出された滴下量に対応するように吐出ポンプの固定角度を調節する段階と、第１モータを駆動して吐出ポンプを作動させることで基板上に液晶を滴下する段階と、基板に滴下される液晶の滴下量を測定する段階と、設定された滴下量と測定された滴下量の差値を算出する段階と、前記差値を限界値と比較して液晶の滴下を制御する段階と、を行う。
【００２２】
前記液晶の滴下量及び滴下位置を算出する段階は、基板情報及び液晶の特性情報が入力される段階と、前記情報に基づいて液晶の総滴下量を算出する段階と、前記算出された総滴下量に基づいて１回滴下量及び滴下位置を算出する段階と、を含み、前記吐出ポンプの固定角度を調節する段階は、前記算出された滴下量をパルス値に換算する段階と、換算されたパルス値を第２モータに入力して駆動する段階と、前記第２モータにより吐出ポンプの角度を調節する調節部材を作動させる段階と、を含む。
【００２３】
また、液晶の滴下量を測定する段階は、設定回数の液晶の滴下を行う段階と、重量計に備えられた容器に設定回数だけ液晶を滴下する段階と、１回滴下された液晶量を算出する段階と、を含む。
【００２４】
また、液晶の滴下を制御する段階は、差値を第２限界値と比較する段階と、差値を第１限界値と比較する段階と、差値が第１限界値より大きく第２限界値より小さい場合、差値に対するパルス値を換算する段階と、前記算出されたパルス値を第２モータに入力して吐出ポンプの固定角度を調節する段階と、を含む。
このとき、前記差値が第２限界値を超過すると滴下を中断し、差値が第１限界値より小さいと現在の滴下を進行し続ける。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、液晶吐出ポンプの固定角度を精密な制御が可能なステップモータにより調節して、基板上に滴下される液晶の滴下量を制御することで、常に正確な量の液晶を基板に滴下できるようになる。
【００２６】
また、本発明によれば、液晶の滴下量を補正する場合、設定された滴下量及び測定された滴下量を第１及び第２限界値と比較し、現在の液晶の滴下量が設定された滴下量と非常に微細な差があるときは液晶の滴下量の補正を省略し、過度な差が発生するときは液晶の滴下を中断するので、より迅速な液晶の滴下量の制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
液晶ディッピング方式または液晶真空注入方式のような従来の液晶注入方式の欠点を克服するために近来提案されている方法が液晶滴下方式による液晶層形成方法である。前記液晶滴下方式は、パネルの内部と外部との圧力差により液晶を注入するのでなく、液晶を直接基板に滴下(Dropping)及び分配(Dispensing)し、パネルの合着圧力により滴下された液晶をパネル全体にわたって均一に分布させることで液晶層を形成する。このような液晶滴下方式は、短時間に直接基板上に液晶を滴下するため、大面積の液晶表示素子の液晶層の形成も非常に迅速に進行できるだけでなく、必要量の液晶のみを直接基板上に滴下するため、液晶の消耗を最小化して液晶表示素子の製造費用を大幅に削減できるという利点を有する。
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、液晶滴下方式の基本的な概念を示す図である。図示するように、前記液晶滴下方式においては、駆動素子が形成された下部基板１０５とカラーフィルタが形成された上部基板１０３とを合着する前に、下部基板１０５上に滴状に液晶１０７を滴下する。前記液晶１０７は、カラーフィルタが形成された上部基板１０３上に滴下することもできる。言い換えれば、液晶滴下方式において液晶の滴下の対象となる基板は、TFT基板及びCF基板の何れの基板も可能である。但し、液晶が滴下された基板は、基板の合着時に下部に位置させるべきである。
【００２９】
このとき、上部基板１０３の外郭領域にはシール材１０９が塗布されて、前記上部基板１０３及び下部基板１０５に圧力を加えることによって前記上部基板１０３と下部基板１０５とが合着され、これと同時に、前記圧力により液晶１０７滴が均一に分布されることで、前記上部基板１０３と下部基板１０５間に均一な厚さの液晶層が形成される。言い換えれば、前記液晶滴下方式の最も大きな特徴は、パネル１０１を合着する前に下部基板１０５上に予め液晶１０７を滴下した後、シール材１０９によりパネル１０１を合着することである。
【００３０】
図２は、このような液晶滴下方式が適用された液晶表示素子の製造方法を示す図である。図示するように、駆動素子アレイ工程及びカラーフィルタ工程を通して、下部基板１０５及び上部基板１０３にそれぞれ駆動素子のTFT及びカラーフィルタ層を形成する(ステップS２０１、S２０４)。前記駆動素子アレイ工程及びカラーフィルタ工程は、図１９に示す従来の製造方法と同様な工程であり、複数のパネル領域が形成される大面積のガラス基板に一括的に進行される。特に、前記製造方法には液晶滴下方式が適用されるため、従来の製造方法に比べて広いガラス基板、例えば、１０００×１２００mm２以上の面積を有する大面積のガラス基板に有効に用いることができる。
【００３１】
次いで、前記TFTが形成された下部基板１０５、及びカラーフィルタ層が形成された上部基板１０３に配向膜をそれぞれ塗布した後にラビングを行い(ステップS２０２、S２０５)、下部基板１０５の液晶パネル領域には液晶１０７を滴下し、上部基板１０３の液晶パネルの外郭部領域にはシール材１０９を塗布する(ステップS２０３、S２０６)。
【００３２】
その後、前記上部基板１０３と下部基板１０５とを整列した状態で圧力を加えることで、シール材１０９により前記上部基板１０３と下部基板１０５とを合着すると共に、圧力の印加により滴下された液晶１０７をパネル全体にわたって均一に分布させる(ステップS２０７)。このような工程により、大面積のガラス基板(下部基板１０５及び上部基板１０３)に液晶層が形成された複数の液晶パネルが形成され、このガラス基板を加工、切断して複数の液晶パネルに分離し、各液晶パネルを検査することで液晶表示素子を製作する(ステップS２０８、S２０９)。
【００３３】
図２に示す液晶滴下方式が適用された液晶表示素子の製造方法と、図１９に示す従来の液晶注入方式が適用された液晶表示素子の製造方法との相違点を比較すると、液晶の真空注入と液晶の滴下との差、及び大面積のガラス基板の加工時期の差の他にも相違点があることが分かる。即ち、図１９に示す液晶注入方式が適用された液晶表示素子の製造方法においては、注入口を通して液晶を注入した後に前記注入口を封止材により封止するが、図２に示す液晶滴下方式が適用された製造方法においては、液晶を直接基板に滴下するため、このような注入口の封止工程を必要としない。また、図１９には示していないが、液晶注入方式が適用された製造方法においては、液晶注入時に基板が液晶に接触してパネルの外部面が液晶により汚染されるため、汚染された基板を洗浄するための工程が必要であるが、液晶滴下方式が適用された製造方法においては、液晶を直接基板に滴下するため、パネルが液晶により汚染されることなく、よって、洗浄工程を必要としない。このように、液晶滴下方式による液晶表示素子の製造方法は、液晶注入方式による製造方法に比べて簡単な工程からなるので、製造効率及び収率を向上させる。
【００３４】
このように、液晶滴下方式が導入された液晶表示素子の製造方法において、液晶層を所望の厚さに正確に形成するための最も重要な要因は、液晶の滴下位置及び滴下量である。特に、液晶層の厚さは、液晶パネルのセルギャップと密接な関係を有するので、正確な液晶の滴下位置及び滴下量は、液晶パネルの不良を防止するための非常に重要な要素である。よって、正確な位置に正確な量の液晶を滴下する装置が必要であるが、本発明はこのような液晶滴下機を提供する。
【００３５】
図３は、本発明に係る液晶滴下機を利用して基板(大面積のガラス基板)１０５上に液晶１０７を滴下する基本的な概念を示す図である。図示するように、液晶滴下機１２０は、基板１０５の上部に設置されている。図示していないが、前記液晶滴下機１２０の内部には液晶が充填されており、基板上に一定量を滴下する。
【００３６】
通常、液晶は滴状に基板上に滴下される。基板１０５は、x、y方向に設定された速度で移動し、液晶滴下機１２０は、設定された時間間隔に液晶を排出するため、基板１０５上に滴下される液晶１０７は、x、y方向に所定間隔に配置される。もちろん、液晶の滴下時、基板１０５は固定させ、液晶滴下機１２０をx、y方向に移動させて液晶を所定間隔に滴下することもできる。しかし、この場合、液晶滴下機１２０の動きにより滴状の液晶が揺れるため、液晶の滴下位置及び滴下量に誤差が発生する恐れがあるので、液晶滴下機１２０を固定させ、基板１０５を移動させることが好ましい。
【００３７】
図４は、本発明に係る液晶滴下機１２０の構造を示す斜視図、図５は、本発明に係る液晶滴下機１２０の分解斜視図である。図４及び図５に示すように、液晶滴下機１２０には、円筒状の液晶容器１２２がケース１２３に収納されている。前記液晶容器１２２は、ポリエチレンから形成され、その内部に液晶１０７が充填され、前記ケース１２３は、ステンレス鋼から形成され、その内部に前記液晶容器１２２が収納される。通常、ポリエチレンは、成形性が優れていて所望の形状の容器を容易に形成できるだけでなく、液晶１０７が充填されたとき液晶と反応しないため、液晶容器１２２として主に使用される。しかし、前記ポリエチレンは、強度が弱くて外部の弱い衝撃によっても変形しやすいため、液晶容器１２２にポリエチレンを使用する場合は、液晶容器１２２が変形して正確な位置に液晶１０７を滴下させることができない。よって、強度の強いステンレス鋼からなるケース１２３に収納して使用する。
【００３８】
一方、図示していないが、前記液晶容器１２２の上部にはガス供給管が連結され、外部から窒素のようなガスが供給される。このようなガスの供給は、液晶の滴下時、液晶容器１２２の液晶が充填されていない領域の圧力を低下させることで、液晶の滴下を阻害しないようにする。
【００３９】
前記液晶容器１２２は、ステンレス鋼のような金属から形成することもできる。この場合、外部の衝撃により液晶容器１２２が変形しないため、外部ケース１２３を必要としない。よって、液晶滴下機１２０の製造費用が削減される。このように、液晶容器１２２を金属から形成する場合、充填された液晶１０７が金属と化学的な反応を起こすことを防止するために、内部にフッ素樹脂膜を塗布することが好ましい。
【００４０】
前記液晶容器１２２の下部には、液晶吐出ポンプ１４０が配設されている。前記液晶吐出ポンプ１４０は、液晶容器１２２の液晶を所定量吐出して基板上に滴下するためのもので、前記液晶容器１２２に連結され、前記液晶吐出ポンプ１４０の作動により液晶が吸入される液晶吸入口１４７、及び前記液晶吸入口１４７の反対側に形成され、前記液晶吐出ポンプ１４０の作動により液晶が吐出される液晶吐出口１４８を備えている。
【００４１】
図５に示すように、液晶吸入口１４７には第１連結管１２６が結合されている。図５には前記液晶吸入口１４７が第１連結管１２６に挿入されて結合されているが、ネジのような結合手段により液晶吸入口１４７と第１連結管１２６とを結合することもできる。前記第１連結管１２６の一側には、注射針のように内部が通孔されたピン１２８が形成されており、前記第１連結管１２６に液晶を流出する液晶容器１２２の下部には、シリコンやブチルゴム系のように収縮性及び密閉性の強い材質のパッド(図示せず)が設けられている。前記ピン１２８は、パッドを通して液晶容器１２２に挿入され、液晶容器１２２の液晶１０７を液晶吸入口１４７に流入する。ピン１２８の挿入時、パッドがピン１２８側に強く収縮するので、ピン１２８の挿入領域から液晶１０７が漏洩することが防止される。このように、ピン１２８及びパッドにより液晶吸入口１４７と液晶容器１２２とを締結するので締結構造が簡単で、よって、締結及び脱着が容易である。
【００４２】
前記液晶吸入口１４７及び第１連結管１２６は、一体に形成することもできる。この場合、ピン１２８が液晶吸入口１４７に形成され、パッドを通して液晶容器１２２に直接挿入されて液晶容器１２２の液晶を流出するので、構造が簡単になる。
【００４３】
前記液晶吐出ポンプ１４０の下部には、ノズル１５０が設置されている。前記ノズル１５０は、第２連結管１６０を介して液晶吐出ポンプ１４０の液晶吐出口１４８に連結され、前記液晶吐出ポンプ１４０から吐出される液晶１０７を基板上に滴下する。
【００４４】
前記第２連結管１６０は、不透明な物質から形成することもできるが、透明な物質から形成することもできる。このように、第２連結管１６０を透明な物質から形成する理由は次のとおりである。
【００４５】
一般に、液晶の滴下時、液晶１０７中に気泡が含まれており、基板に滴下される液晶１０７の滴下量を正確に制御することができない。よって、液晶１０７の滴下時、必ず気泡を除去しなければならない。且つ、気泡は、液晶容器１２２に充填される液晶１０７中にも既に含まれている。液晶１０７中の気泡は、気泡除去装置により除去することはできるものの、全ての気泡を除去することは事実上不可能である。且つ、液晶容器１２２から液晶吐出ポンプ１４０への液晶１０７の流入時にも気泡が発生し得る。結局、滴下される液晶１０７から気泡を完全に除去することは殆ど不可能である。よって、気泡が発生した場合、液晶滴下機の作動を中断して気泡を除去することが不良を防止するための最良の方法である。
【００４６】
第２連結管１６０を透明な物質から形成することは、液晶容器１２２に含まれている気泡、または液晶容器１２２で発生した気泡を容易に発見して不良を防止するためである。このとき、気泡の発見は作業者の肉眼で行うこともできるが、前記第２連結管１６０の両側にフォトカプラーのような第１センサ１６２を設置して自動的に気泡を発見することで、より確実に不良を防止することができる。
【００４７】
前記第２連結管１６０を通して吐出された液晶が流入するノズル１５０の両側面には、外力などからノズル１５０が破損することを防止するための保護部１５２が設置され、前記保護部１５２には、ノズル１５０から滴下される液晶に気泡が含まれているか、またはノズル１５０の表面に液晶が凝結しているかを感知するための第２センサ１５４が設置されている。
【００４８】
ノズル１５０の表面に液晶が凝結する現象は、液晶１０７の正確な滴下を阻害する。ノズル１５０を通して液晶が滴下されるとき、液晶吐出ポンプ１４０から設定量の液晶が吐出されても、液晶の一部がノズル１５０の表面に拡散されるため、基板上には設定量より少ない液晶が滴下される。且つ、ノズル１５０の表面で凝結した液晶が基板に滴下される場合は、液晶表示素子の致命的な不良の原因となり得る。このように、ノズル１５０の表面に液晶が凝結することを防止するために、ノズル１５０の表面には、フッ素樹脂のように液晶に対する接触角(Contact Angle)の高い物質(即ち、疏水性物質)をディッピングやスプレー方法により塗布することもできる。フッ素樹脂の塗布により、滴下される液晶がノズル１５０の表面に拡散されることなく、完全な滴状にノズル１５０を通して基板に滴下される。
【００４９】
一方、前記液晶吐出ポンプ１４０は、回転部材１５７に挿入されており、前記回転部材１５７は、固定部１５５に固定されている。前記回転部材１５７は、第１モータ１３１に連結されている。前記第１モータ１３１の駆動により、前記回転部材１５７が回転され、前記回転部材１５７に固定された液晶吐出ポンプ１４０が作動する。
【００５０】
前記液晶吐出ポンプ１４０は、バー状の液晶容積量調節部材１３４の一側に接触されている。前記液晶容積量調節部材１３４の他側には孔が形成され、回転軸１３６が前記孔に挿入される。前記液晶容積量調節部材１３４の孔及び回転軸１３６の周面にはネジが形成されて互いに螺合される。また、前記回転軸１３６は、一端が第２モータ１３３に連結され、他端は調節レバー１３７に連結されている。
【００５１】
液晶吐出ポンプ１４０を通して液晶容器１２２から吐出される液晶の量は、回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の角度によって異なってくる。即ち、回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の固定角度によって、液晶吐出ポンプ１４０の液晶容積量が異なってくる。前記回転軸１３６に連結された第２モータ１３３を駆動(自動調節)するか、または調節レバー１３７を作動(手動調節)すると、回転軸１３６が回転され、これにより、前記回転軸１３６と螺合された液晶容積量調節部材１３４の一端が回転軸１３６に沿って前後に(直線に)動く。このように、前記液晶容積量調節部材１３４の一端が動くことにより、前記液晶吐出ポンプ１４０に印加される力が変化し、よって、前記液晶吐出ポンプ１４０の固定角度が異なってくる。
【００５２】
前述したように、前記第１モータ１３１は、液晶吐出ポンプ１４０を作動させて液晶容器１２２の液晶を吐出して基板に滴下し、前記第２モータ１３３は、回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を調節して液晶吐出ポンプ１４０から吐出される液晶の量を制御する。
【００５３】
一方、液晶吐出ポンプ１４０を通して基板に滴下される液晶の１回滴下量は非常に微細な量で、よって、第２モータ１３３により調節される液晶吐出ポンプ１４０の変化量も微細な量である。これは、液晶吐出ポンプ１４０の吐出量を制御するためには、液晶吐出ポンプ１４０の傾斜角度を非常に微細に調節しなければならないということを意味する。このような微細調節のために、前記第２モータ１３３としては、パルス入力値によって作動するステップモータを使用する。
【００５４】
図６ａ及び図６ｂは、液晶吐出ポンプ１４０の構造を示す図で、図６ａは斜視図、図６ｂは分解斜視図である。
図６ａ及び図６ｂに示すように、前記液晶吐出ポンプ１４０は、液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８が形成されたケース１４１と、上部に開口が形成され、前記ケース１４１に結合されるキャップ１４４と、前記ケース１４１の内部に挿入されて液晶が吸入されるシリンダ１４２と、前記シリンダ１４２をシールするシール手段１４３と、前記キャップ１４４の上部に位置し、液晶が漏洩されることを防止するオーリング(o-ring)１４４aと、前記キャップ１４４の開口を通してシリンダ１４２に挿入され、上下及び回転運動を行うことで液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８を通して液晶１０７を吸入及び吐出するピストン１４５と、から構成されている。前記ピストン１４５の上部には、回転部材１５７に固定されるヘッド１４６aが設置されており、前記ヘッド１４６aには、バー１４６bが設置されている。前記バー１４６bは、回転部材１５７に形成されたホール(図示せず)に挿入固定され、第１モータ１３１の力により前記回転部材１５７が回転運動を行うとき、前記ピストン１４５を回転運動させる。
【００５５】
一方、図６ｂに示すように、前記ピストン１４５の端部には、溝１４５aが形成されている。該溝１４５aは、ピストン１４５の断面円形状の約１/４面積(または、それ以下の面積)に形成され、ピストン１４５の回転運動時(即ち、上下運動時)、液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８を開閉することで、前記液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８を通して液晶を吸入及び吐出させる。以下、このような液晶吐出ポンプ１４０の作動を説明する。
【００５６】
図７は、液晶吐出ポンプ１４０が回転部材１５７に固定された状態を示す図である。図示するように、ピストン１４５は、回転部材１５７に所定角度αに固定されており、ピストンヘッド１４６aに形成されたバー１４６bは、回転部材１５７の内面に形成されたホール１５９に挿入されて、ピストン１４５と回転部材１５７とが結合される。図示していないが、前記ホール１５９の内部には軸受が備えられて、ホール１５９の内部に挿入されたピストン１４５のバー１４６bが前後左右に動くことが可能になっている。第１モータ１３１が駆動すると、前記回転部材１５７が回転され、よって、前記回転部材１５７に結合された(即ち、固定された)ピストン１４５が回転される。
【００５７】
このとき、回転部材１５７に対する液晶吐出ポンプ１４０の固定角度α、即ち、回転部材１５７に対するピストン１４５の固定角度αを０°と仮定すると、前記ピストン１４５は、単に回転部材１５７によって回転運動のみを行うようになる。しかし、実質的に前記固定角度αは０°でないため(即ち、所定角度に固定されるため)、前記ピストン１４５は、前記回転部材１５７の回転運動によって回転運動を行うと共に、上下運動を行うようになる。
【００５８】
このようなピストン１４５の運動時、ピストン１４５が所定角度回転して上方に動くと、シリンダ１４２の内部に空いた空間が生じ、この空間に液晶吸入口１４７を通して液晶が吸入され、以後、前記ピストン１４５がさらに回転して下方に動くと、前記シリンダ１４２に吸入された液晶が液晶吐出口１４８を通して吐出される。このとき、前記ピストン１４５に形成された溝１４５aは、ピストン１４５の回転により液晶を吸入及び吐出するとき、液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８を開閉する役割を果たす。
【００５９】
以下、図８ａ〜図８ｄを参照して、前述したような液晶吐出ポンプ１４０の作動をより詳しく説明する。
図８ａ〜図８ｄに示すように、液晶吐出ポンプ１４０は、４行程を通して液晶容器１２２の液晶１０７をノズル１５０に吐出する。図８ａ及び図８ｃは交叉行程で、図８ｂは液晶吸入口１４７による吸入行程で、図８ｄは液晶吐出口１４８による液晶吐出行程である。
【００６０】
図８ａに示すように、回転部材１５７に所定角度αに固定されたピストン１４５は、回転部材１５７の回転により回転される。このとき、液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８は、ピストン１４５により閉塞されている。
前記回転部材１５７が約４５゜回転することによってピストン１４５も回転して、図８ｂに示すように、液晶吸入口１４７がピストン１４５の溝１４５aにより開放される。一方、回転部材１５７のホール１５９にはピストン１４５のバー１４６bが挿入されて、前記回転部材１５７とピストン１４５とを結合する。よって、回転部材１５７の回転によりピストン１４５が回転し、このとき、前記バー１４６bは、回転面に沿って回転する。
【００６１】
ピストン１４５が回転部材１５７と所定角度に固定されており、バー１４６bは回転面に沿って回転するので、前記回転部材１４５が回転することによってピストン１４５が上昇するようになる。また、シリンダ142が固定されているので、前記回転部材１４５が回転することによってピストン１４５下部のシリンダ142に空間が生じる。よって、溝１４５aにより開放された液晶吸入口１４７を通して前記空間に液晶が吸入される。
このような液晶の吸入は、吸入行程が開始された後(即ち、液晶吸入口１４７が開放された後)、回転部材１５７が約４５゜回転して図８ｃに示すような交叉行程が開始されるまで(液晶吸入口１４７が閉塞されるまで)続く。
【００６２】
その後、図８ｄに示すように、前記回転部材１５７がさらに回転することにより、液晶吐出口１４８が開放されると共に、前記ピストン１４５が下降を開始して、シリンダ142内の空間に吸入された液晶が前記液晶吐出口１４８を通して吐出される(吐出行程)。
このように、液晶吐出ポンプ１４０は、第１交叉行程、吸入行程、第２交叉行程及び吐出行程からなる４行程を繰り返すことで、液晶容器１２２に充填された液晶１０７をノズル１５０に吐出する。  このとき、液晶の吐出量は、ピストン１４５の上下運動範囲によって異なり、ピストン１４５の上下運動範囲は、回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の角度によって異なってくる。
【００６３】
図９は、液晶吐出ポンプ１４０が回転部材１５７にβの角度に固定された場合を示す図である。液晶吐出ポンプ１４０がα(〈β）の角度に回転部材１５７に固定された図７に比べて、図９の液晶吐出ポンプ１４０は、ピストン１４５がさらに上方に上昇する。これは、回転部材１５７に固定される角度が増加するほど、ピストン１４５の運動時にシリンダ１４２の内部に吸入される液晶１０７の量が増加することを意味し、結局、回転部材１５７に固定される角度を調節することで液晶の吐出量を制御できるということを意味する。
【００６４】
一方、回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の固定角度は、図４に示すように、液晶容積量調節部材１３４により制御され、前記液晶容積量調節部材１３４は、第２モータ１３３の駆動により動く。言い換えれば、液晶吐出ポンプ１４０の固定角度は、第２モータ１３３を制御することで調節することができる。
もちろん、前記液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を角度調節レバー１３７により作業者が手動で調節することもできるが、この場合、正確な調節が不可能で、時間が多くかかるだけでなく、作業中に液晶吐出ポンプ１４０の動作を中断しなければならないという欠点も発生する。よって、第２モータ１３３により液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を調節することが好ましい。
【００６５】
このとき、液晶吐出ポンプ１４０の固定角度は、変位測定磁気センサ(Linear Variable Differential Transformer)のようなセンサ１３９により測定され、固定角度が設定された角度を超過する場合、警報を発して液晶吐出ポンプ１４０が破損することを防止する。
【００６６】
図示していないが、前記第２モータ１３３は、制御部と無線または有線で接続されている。且つ、前記制御部は、設定された液晶の滴下量、及び実際に基板に滴下される液晶の滴下量のような各種情報が入力され、その入力された情報に基づき、液晶の吐出量(即ち、基板に滴下される液晶の滴下量)を制御する。
【００６７】
図１０に示すように、制御部２００は、液晶パネルに滴下すべき液晶の滴下量を設定する滴下量設定部２１０と、前記滴下量設定部２１０により設定された液晶の滴下量と実際に液晶パネルに滴下された液晶の滴下量に差が発生する場合、第２モータ１３３を制御して液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を制御することで、液晶の滴下量を補正する滴下量補正部２２０と、第１モータ１３１及び第２モータ１３３を制御して、前記滴下量設定部２１０により設定された滴下量の液晶を液晶吐出ポンプ１４０により吐出させるモータ駆動部２３０と、基板を駆動して液晶の滴下位置をノズル１５０と整列させる基板駆動部２４０と、基板のサイズ、パネルのサイズ、滴下すべき液晶の設定量、現在の滴下量、滴下位置のような各種情報を出力し、異常発生時に警報を発する出力部２５０と、から構成されている。
【００６８】
前記出力部２５０は、CRT(Cathod Ray Tube)やLCDのようなディスプレー及びプリンタからなり、作業者に滴下に関する各種情報を提供するだけでなく、アラームなどにより作業者に滴下異常を知らせる。
前記滴下量設定部２１０は、液晶パネルに滴下すべき液晶の滴下量を設定するもので、既に算出された設定量を作業者が手動操作して入力することもできるが、各種データに基づき、自動に最適の滴下量を設定することがより正確な滴下量の設定のために好ましい。
【００６９】
図１１に示すように、前記滴下量設定部２１０は、製作しようとする液晶パネルのサイズ、基板に含まれる液晶パネルの枚数、液晶パネルのセルギャップ(即ち、スペーサの高さ)、液晶に関する情報のような各種データが入力される入力部２１２と、前記入力部２１２により入力されたデータに基づき、液晶パネル及び複数の液晶パネルが形成された基板全体に滴下すべき液晶の総滴下量を算出する総滴下量算出部２１４と、前記算出された液晶の総滴下量に基づき、液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部２１６と、前記算出された液晶の総滴下量に基づき、液晶の滴下位置を算出する滴下位置算出部２１８と、から構成されている。
【００７０】
前記入力部２１２は、キーボード、マウス、タッチパネルのような通常の操作手段によりデータを入力するもので、製作しようとする液晶パネルのサイズ、基板のサイズ及び液晶パネルのセルギャップのようなデータが作業者により入力される。
前記総滴下量算出部２１４は、入力されるパネルのサイズ(d)及びセルギャップ(t)に基づいて液晶パネルの滴下量(Q)を計算し(Q=d×t)、基板上に形成されるパネルの枚数により基板に滴下すべき総滴下量を算出する。
【００７１】
一方、液晶滴下方式においては、液晶の拡散速度及び拡散領域を考慮して、液晶の１回滴下量及び液晶の滴下位置を決定する。このような液晶の拡散速度及び拡散領域は、液晶が滴下されるパネルの面積、液晶の粘度のような液晶の特性、パターンの配置のような基板の特性に基づいて決定される。結局、１回滴下量算出部２１６は、算出された液晶の総滴下量、パネルの面積、液晶及び基板の特性に基づいて液晶の１回滴下量を算出し、滴下位置算出部２１８は、滴下すべき液晶の滴下量と液晶及び基板の特性に基づいて滴下された液晶の拡散範囲を計算して滴下位置を算出する。このように算出された１回滴下量及び滴下位置は、それぞれモータ駆動部２３０及び基板駆動部２４０に入力される。
【００７２】
一般に、基板上に液晶を滴下するときに滴下される液晶の滴下量は、数mg程度の非常に微細な量である。よって、このような微細な量を正確に滴下することは非常に難しいことであり、各種要因によって設定された量が変化しやすい。
【００７３】
前記滴下量補正部２２０は、前述したように変化された液晶の設定量を補正するためのもので、図１２に示すように、実際に液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を測定する滴下量測定部２２２と、前記滴下量測定部２２２により測定された液晶の滴下量、及び滴下量設定部２１０により設定された液晶の滴下量が入力され、前記測定された滴下量と設定された滴下量の差値を計算する差値計算部２２４と、液晶の滴下時に不良が発生することを防止するために、前記差値計算部２２４により計算された滴下量の差値の最小及び最大限界値を設定する滴下量限界値設定部２２６と、前記差値計算部２２４から入力された滴下量の設定値と実際の滴下量の測定値の差値と前記滴下量限界値設定部２２６から入力された限界値とを比較して前記モータ駆動部２３０に信号を出力し、これを出力部２５０を通して作業者に知らせる比較部２２８と、から構成されている。
【００７４】
前記滴下量測定部２２２は、重量計(図示せず；秤)を利用して滴下される液晶の重量を測定する。重量計は、液晶滴下機と一体または別途に設置され、液晶の滴下時に滴下される液晶の滴下量を測定する。即ち、液晶の滴下量は、所定回数の液晶の滴下、例えば、所定枚数の液晶パネルへの液晶の滴下、または所定枚数の基板への液晶の滴下が終了した後、重量計に備えられた測定用容器に所定回数の滴下を行うことで測定する。このように、測定用容器に所定回数の滴下を行う理由は次のとおりである。一般に、液晶の１回滴下量は、数mgの非常に微細な量である。よって、このような微細な量を正確に測定することは実質的に不可能であるので、所定回数(例えば、５０回または１００回など)の滴下を行った後にその総重量を測定し、その総重量を滴下回数で除算して１回滴下量を算出する。
【００７５】
このとき、必要な値は、１回滴下量の重量でなく１回滴下量の容積である。前記滴下量測定部２２２には、現在滴下中の液晶に対する重量対容積に関するデータが保存されているので、算出された１回滴下量の重量を容積に換算して差値計算部２２４に出力する。
【００７６】
一方、前記滴下量限界値設定部２２６は、滴下すべき液晶の設定値と実際に測定された液晶の測定値間の限界値を設定する。このとき、前記滴下量限界値設定部２２６は、一つの限界値を設定することもできるが、複数の設定値を設定することもできる。一つの限界値を設定する場合、その設定された滴下量の限界値は、液晶の滴下時に液晶パネルに滴下される液晶の滴下量の許容値を意味する。即ち、限界値以内の誤差で液晶が滴下されると、液晶表示素子の不良が発生しない。反面、二つ以上の複数の限界値を設定する場合、各設定値は互いに異なる目的のために存在する。例えば、二つの限界値が設定される場合、第１限界値は液晶の滴下量の許容値を定義し、第２限界値は液晶の滴下に不良を誘発する臨界値を定義する。
【００７７】
言い換えれば、比較部２２８により測定された液晶の滴下量と設定された滴下量の差値を第１限界値と比較し、差値が第１限界値以内の場合、この液晶の滴下により液晶表示素子に不良が発生しないので現在の液晶の滴下を行い続け、差値が第１限界値を超過し第２限界値以内の場合、モータ駆動部２３０に前記差値(設定された滴下量と実際に測定された滴下量の差値、滴下量の補正値)と第１限界値との差を駆動信号として出力して、液晶の滴下量の差値が第１限界値以内になるように液晶の滴下量を補正する。且つ、差値が第２限界値を超過する場合、非正常的に液晶が滴下されたことを感知して液晶の滴下を中断し、出力部２５０を通して作業者に警報を発する。
【００７８】
前記第１限界値及び第２限界値は、液晶の粘度、液晶パネルのサイズ、液晶が滴下される滴下パターンによって決定されるが、本発明においては、第１限界値を設定された滴下量の約０.３％に設定し、第２限界値を設定された滴下量の約０.５％に設定する。
【００７９】
図１３に示すように、モータ駆動部２３０は、第１モータ１３１及び第２モータ１３３を駆動するために、液晶の滴下量に対するパルス値情報を保存するパルス値保存部２３４と、前記パルス値保存部２３４に保存されたパルス値情報に基づき、滴下量設定部２１０により入力された１回滴下量の設定値、及び滴下量補正部２２０により入力された滴下量の補正値をパルス値に換算するパルス値換算部２３２と、１回滴下量の設定値が入力されることによって駆動信号を出力して、液晶吐出ポンプ１４０を作動させるための第１モータ１３１を駆動する第１モータ駆動部２３６と、前記パルス値換算部２３２により換算されたパルス値が入力されることによって第２モータ１３３を駆動するための駆動信号を出力して、液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を変化させる第２モータ駆動部２３８と、から構成されている。
【００８０】
前記パルス値保存部２３４には、数多いパルス値に対する第２モータ１３３の回転角度情報が保存されている。よって、パルス値が入力されることによって、第２モータ１３３が該当する角度だけ回転すると共に、回転軸１３６に挿入された液晶容積量調節部材１３４が直線運動を行い、結局、前記液晶容積量調節部材１３４の運動により、固定部１５５への液晶吐出ポンプ１４０の固定角度が変化して、液晶吐出ポンプ１４０から吐出される液晶の量が変化する。
【００８１】
前述したように、前記第２モータ１３３は、ステップモータで、約１０００パルスの入力により１回転される。即ち、第２モータ１３３は、１パルスに対し約０.３６゜回転する。よって、パルスにより第２モータ１３３の回転角度を微細に調節することができ、結局、液晶吐出ポンプ１４０の吐出量を非常に微細に調節できるようになる。
【００８２】
以下、このような構造の液晶滴下機を利用した液晶滴下方法について、図面を参照して説明する。
図１４は、液晶滴下機を利用して複数の液晶パネルが形成された基板に液晶を滴下する方法を示す図である。図示の方法は、制御部２００を利用して設定された量の液晶を基板(または液晶パネル)に滴下する方法を示す。
【００８３】
図示するように、作業者がキーボード、マウスまたはタッチパネルを操作して、滴下量設定部２１０の入力部２１２により液晶パネルのサイズ、セルギャップ及び液晶の特性情報を入力すると(ステップS３０１)、滴下量設定部２１０の総滴下量算出部２１４は、基板(または液晶パネル)に滴下すべき液晶の総滴下量を算出する(ステップS３０２)。次いで、１回滴下量算出部２１６及び滴下位置算出部２１８は、前記算出された総滴下量に基づき、基板に滴下される１回滴下量及び滴下位置を算出する(ステップS３０３、S３０５)。
【００８４】
液晶滴下機１２０の下部に位置する基板は、モータによりx、y方向に移動される。滴下位置算出部２１８は、入力される総滴下量、液晶の特性情報及び基板情報に基づいて液晶の滴下位置を算出し、これに基づいて前記モータを作動することで、設定された滴下位置に液晶滴下機１２０が位置するように前記基板を移動させる(ステップS３０４)。
【００８５】
このように基板が移動された状態で、モータ駆動部２３０のパルス値換算部２３２は、前記算出された液晶の１回滴下量に該当するパルス値を計算する(ステップS３０６)。前記計算されたパルス値が第２モータ駆動部２３８に入力されることによって第２モータ１３３が駆動し、液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を設定された吐出量に対応して調節する(ステップS３０７)。
【００８６】
このように、液晶吐出ポンプ１４０が設定された角度(設定された滴下量または吐出量)に調節された後、第１モータ駆動部２３６により第１モータ１３１を駆動して液晶吐出ポンプ１４０を動作させることで、基板に液晶の滴下を開始する(ステップS３０８、S３０９)。
【００８７】
前述したように、本発明に係る液晶滴下機においては、液晶吐出ポンプ１４０を作動させることで、液晶を基板(または液晶パネル)上に滴下する。このとき、液晶吐出ポンプ１４０の作動は第１モータ１３１により行われ、前記第１モータ１３１としてはサーボモータを使用する。一方、基板に滴下される液晶の滴下量、即ち、液晶吐出ポンプ１４０から吐出される液晶の吐出量は、第２モータ１３３の駆動による液晶吐出ポンプ１４０の固定角度(言い換えれば、液晶吐出ポンプ１４０のピストン１４５の上下運動範囲)によって異なり、前記第２モータ１３３としてサーボモータも使用可能であるが、ステップモータを使用することが好ましい。その理由は、第１モータ１３１に比べて第２モータ１３３がより微細なモータの駆動を必要とし、サーボモータに比べてステップモータがより微細な制御が可能であるためである。且つ、前記第１モータ１３１、第２モータ１３３共にステップモータにより構成することもできる。
【００８８】
基板上に液晶を滴下するとき、滴下される液晶の滴下量は、数mg程度の非常に微細な量である。よって、このような微細な量を正確に滴下することは非常に難しいことであり、各種要因によって設定された量が変化しやすい。よって、滴下される液晶の滴下量を補正して、常に正確な滴下量の液晶を基板に滴下する必要がある。このような液晶の滴下量の補正は、図１０の滴下量補正部２２０により行われるが、これを図１５を参照して説明する。
【００８９】
まず、図示するように、設定された回数の液晶の滴下(例えば、５０回または１００回の液晶の滴下、設定された枚数の液晶パネルまたは基板への液晶の滴下)が終了すると、重量計を利用して滴下された液晶の滴下量を測定する(ステップS４０１)。次いで、測定された滴下量を設定された滴下量と比較し、滴下量の誤差が存在するかを判断する(ステップS４０２、S４０３)。
【００９０】
誤差がない場合、現在滴下中の液晶量が設定された量であることを判断して滴下を進行し続け、誤差がある場合、滴下量補正部２２０により設定された滴下量と測定された滴下量の差値を算出する(ステップS４０４)。
【００９１】
前記算出された液晶の滴下量の差値は、滴下量補正部２２０の比較部２２８により、滴下量限界値設定部２２６から入力される第２限界値と比較される。このとき、前記第２限界値は、設定された滴下量の約０.５％に設定されている。よって、差値が設定された液晶の滴下量の０.５％を超過する場合(ステップS４０５)、即ち測定された滴下量が設定された滴下量より０.５％超過または未満の場合、前記比較部２２８は、現在進行中の液晶の滴下に異常があることを判断し、出力部２５０を通して作業者に警報を発し、モータ駆動部２３０に信号を印加して第１モータ１３１の駆動を停止することで液晶の滴下を中断する(ステップS４０６、S４０７)。
【００９２】
このように液晶の滴下を中断する理由は次のとおりである。現在液晶が滴下中の基板(または液晶パネル)に多すぎる量の液晶または少なすぎる量の液晶が滴下されたので、該当基板(または液晶パネル)により製作される液晶表示素子に不良が発生するようになる。よって、現在の液晶の滴下を進行し続けることなく中断して該当基板を廃棄した後、液晶の滴下量の差値が第２限界値以内になるように調節すべきである。
【００９３】
一方、液晶滴下量の差値が第２限界値より小さい場合は、前記差値を第１限界値と比較する(ステップS４０８)。このとき、前記第１限界値は、設定された滴下量の約０.３％に設定されている。液晶滴下量の差値が第１限界値より小さい場合、即ち、測定された滴下量が設定された滴下量より０.３％超過または未満でない場合は、現在の滴下に問題がないと判断して現在の液晶の滴下を進行し続ける(ステップS４１１)。
【００９４】
実際に滴下された滴下量(測定された滴下量)と設定された滴下量の差値が第１限界値より大きい場合は、モータ駆動部２４０で前記差値に該当するパルス値を計算した後(ステップS４０９)、計算されたパルス値を第２モータ１３３に出力して第２モータ１３３を駆動する(ステップS４１０)。前記第２モータ１３３の駆動により、図４に示す回転軸１３６が回転され、前記回転軸１３６と螺合された液晶容積量調節部材１３４が直線運動を行うようになり、よって、前記液晶容積量調節部材１３４と接触する液晶吐出ポンプ１４０の固定角度が変化して、補正された量の液晶が基板上に滴下される(液晶吐出ポンプから吐出される)(ステップS４１１)。
【００９５】
液晶容積量調節部材１３４により変化する液晶吐出ポンプ１４０の固定角度は、変位測定磁気センサ１３９により測定されてモータ駆動部２４０に入力され、モータ駆動部２４０は、変位測定磁気センサ１３９から入力される固定角度から液晶吐出ポンプ１４０が所望の角度に調節されたことを判断する。
【００９６】
前記液晶滴下量の補正工程は、滴下時に繰り返し続けられる。即ち、設定された回数の液晶の滴下が終了する度に前述したような補正工程が繰り返されることで、基板上には常に正確な量の液晶が滴下される。
【００９７】
前述したように、本発明に係る液晶滴下装置においては、液晶滴下機１２０の回転部材１５７に固定される液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を調節して、液晶吐出ポンプ１４０内に吸入及び吐出される液晶の量を調節することで、液晶の滴下量を精密に制御する。
【００９８】
一方、液晶が滴下される基板上には、複数の液晶パネルが形成されている(例えば、一つの基板に６枚、１２枚または１５枚の液晶パネルを形成することができる)。このように、複数の液晶パネルが形成された基板に一つの液晶滴下機を利用して液晶を滴下すると、一つの基板に液晶を滴下するにかかる時間が遅延し、結局、液晶表示素子の製造効率が低下する。
【００９９】
よって、複数の液晶滴下機１２０を使用することが液晶の効率的な(迅速な)滴下のために好ましい。このような液晶滴下機１２０の個数は工程条件によって任意に調節することができるが、その個数を限定する必要はない。図１６は、１２個の液晶パネル１０１が形成された基板１０５に、４個の液晶滴下機１２０a〜１２０dを利用して液晶を滴下することを示す図で、図１７は、１５個の液晶パネル１０１が形成された基板１０５に、４個の液晶滴下機１２０a〜１２０dを利用して液晶を滴下することを示す図である。図示するように、液晶滴下機１２０a〜１２０dは、一列に配列された液晶パネルの個数と同じ個数で構成することもできるが、異なる個数で構成することもできる。
【０１００】
一方、各液晶滴下機１２０a〜１２０dは、別個に制御することができる。即ち、滴下量設定部２１０は、各液晶滴下機１２０a〜１２０dに対し液晶の滴下量を設定し、設定された滴下量に対応するパルス値を各液晶滴下機１２０a〜１２０dに設置された第２モータに印加することで、各液晶滴下機１２０a〜１２０dが該当液晶パネルに液晶を滴下するようにする。
【０１０１】
また、液晶の滴下量を補正する場合も、各液晶滴下機１２０a〜１２０dに対し現在の液晶の滴下量を測定した後、各液晶滴下機１２０a〜１２０dに設定された滴下量と比較し、その差値を算出して滴下量を補正する。
このように、複数の液晶滴下機１２０a〜１２０dを独立して制御することで、基板に形成された複数の液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を常に精密に制御できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る液晶滴下方式により製作された液晶表示素子を示す図である。
【図２】液晶滴下方式により液晶表示素子を製作する方法を示すフローチャートである。
【図３】液晶滴下方式の基本的な概念を示す図である。
【図４】本発明に係る液晶滴下機の構造を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る液晶滴下機の構造を示す分解斜視図である。
【図６ａ】本発明に係る液晶滴下機の液晶吐出ポンプの構造の斜視図である。
【図６ｂ】本発明に係る液晶滴下機の液晶吐出ポンプの構造の分解斜視図である。
【図７】液晶吐出ポンプが固定部に固定された状態を示す図である。
【図８ａ】液晶吐出ポンプの動作を示す図である。
【図８ｂ】液晶吐出ポンプの動作を示す図である。
【図８ｃ】液晶吐出ポンプの動作を示す図である。
【図８ｄ】液晶吐出ポンプの動作を示す図である。
【図９】固定角度が増加した液晶吐出ポンプの構造を示す図である。
【図１０】本発明に係る液晶滴下装置の制御部の構造を示すブロック図である。
【図１１】滴下量設定部の構造を示すブロック図である。
【図１２】滴下量補正部の構造を示すブロック図である。
【図１３】モータ駆動部の構造を示すブロック図である。
【図１４】液晶滴下装置を利用して基板上に液晶を滴下する方法を示すフローチャートである。
【図１５】液晶滴下量に誤差が発生する場合の滴下量の誤差補正方法を示すフローチャートである。
【図１６】複数の液晶パネルが形成された基板上に複数の液晶滴下機により液晶を滴下する一例を示す図である。
【図１７】複数の液晶パネルが形成された基板上に複数の液晶滴下機により液晶を滴下する他の例を示す図である。
【図１８】一般の液晶表示素子の断面図である。
【図１９】液晶表示素子を製造する従来の方法を示すフローチャートである。
【図２０】従来の液晶表示素子の液晶注入を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１２０  液晶滴下機
１２２  液晶容器
１２３  ケース
１２８  ピン
１３１  第１モータ
１３３  第２モータ
１３４  液晶容積量調節部材
１３６  回転軸
１３７  調節レバー
１４０  液晶吐出ポンプ
１４２  シリンダ
１４５  ピストン
１４５a  溝
１４７  液晶吸入口
１４８  液晶吐出口
１５５  固定部
１５０  ノズル
１５４  第２センサ
１６２  第１センサ
１６０  連結管
２００  制御部
２１０  滴下量設定部
２２０  滴下量補正部
２３０  モータ駆動部
２４０  基板駆動部
２５０  出力部
【図１】
2004334221.tif 000003
【図２】
2004334221.tif 000004
【図３】
2004334221.tif 000005
【図４】
2004334221.tif 000006
【図５】
2004334221.tif 000007
【図６ａ】
2004334221.tif 000008
【図６ｂ】
2004334221.tif 000009
【図７】
2004334221.tif 000010
【図８ａ】
2004334221.tif 000011
【図８ｂ】
2004334221.tif 000012
【図８ｃ】
2004334221.tif 000013
【図８ｄ】
2004334221.tif 000014
【図９】
2004334221.tif 000015
【図１０】
2004334221.tif 000016
【図１１】
2004334221.tif 000017
【図１２】
2004334221.tif 000018
【図１３】
2004334221.tif 000019
【図１４】
2004334221.tif 000020
【図１５】
2004334221.tif 000021
【図１６】
2004334221.tif 000022
【図１７】
2004334221.tif 000023
【図１８】
2004334221.tif 000024
【図１９】
2004334221.tif 000025
【図２０】
2004334221.tif 000026