(57)【要約】【課題】少なくとも一つの液晶パネルを含む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】液晶滴下装置は、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及び吐出する吐出ポンプ１４０と、前記吐出ポンプ１４０から吐出される液晶を基板に滴下するノズル１５０と、前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出し、設定面積以上の液晶パネルに対しては、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、設定面積以下の液晶パネルに対しては、１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する制御部２００と、から構成される。【選択図】図１０
2005165317.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及び吐出する吐出ポンプと、
前記吐出ポンプから吐出される液晶を基板に滴下するノズルと、
前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出し、設定面積以上の液晶パネルに対しては、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、設定面積以下の液晶パネルに対しては、１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する制御部と、
から構成された液晶滴下装置。
【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によって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、
からな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】
前記吐出ポンプと接触して前記吐出ポンプの固定角度を変化させることにより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４】
前記制御部は、
スペーサの高さが入力されるスペーサ高さ入力部と、
前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出する滴下量算出部と、
前記スペーサ高さ入力部を通して入力されるスペーサの高さに基づいて液晶の滴下量を補正する滴下量補正部と、
モータを駆動して前記吐出ポンプを作動させるモータ駆動部と、
からな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５】
前記スペーサは、パターンスペーサであ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】
前記スペーサは、薄膜トランジスタ工程またはカラーフィルタ工程で測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７】
液晶パネル情報及び液晶情報が入力される入力部を更に含む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】
前記基板を駆動して液晶の滴下位置を前記ノズルと整列させる基板駆動部を更に含むことを特徴とする請求項４記載の液晶滴下装置。
【請求項９】
各種情報及び滴下状態が表示される出力部を更に含むことを特徴とする請求項４記載の液晶滴下装置。
【請求項１０】
前記滴下量算出部は、入力されたパネル情報及び液晶情報に基づいて液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部から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１１】
前記滴下量算出部は、液晶の滴下パターンを算出する滴下パターン算出部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１２】
前記滴下量算出部は、
入力されたパネル情報及び液晶情報に基づいて液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部と、
入力されたパネル情報及び液晶情報に基づいて液晶の滴下パターンを算出する滴下パターン算出部と、
から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１３】
前記滴下量補正部は、
入力される液晶パネル情報に基づいて、液晶が滴下される液晶パネルが設定面積以上であるか否かを判断する液晶パネル確認部と、
液晶パネルの面積が設定面積以上の場合、スペーサの高さに基づいて液晶の滴下パターンを補正する滴下パターン補正部と、
液晶パネルの面積が設定面積以下の場合、スペーサの高さに基づいて液晶の１回滴下量を補正する１回滴下量補正部と、
から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１４】
前記制御部は、
液晶パネル情報及び液晶情報が入力される入力部と、
前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出する滴下量算出部と、
液晶の滴下量を補正する滴下量補正部と、
モータを駆動して前記吐出ポンプを作動させるモータ駆動部と、
から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１５】
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及び吐出する吐出ポンプと、
前記吐出ポンプから吐出される液晶を複数の液晶パネルが形成された基板に滴下するノズルと、
液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を算出し、測定されたスペーサの高さに基づいて液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節する制御部と、
から構成された液晶滴下装置。
【請求項１６】
前記制御部は、
スペーサの高さが入力されるスペーサ高さ入力部と、
前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出する滴下量算出部と、
前記スペーサ高さ入力部を通して入力されるスペーサの高さに基づいて液晶の滴下パターンを補正する滴下パターン補正部と、
モータを駆動して前記吐出ポンプを作動させるモータ駆動部と、
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】
前記スペーサは、パターンスペーサであることを特徴とする請求項１６記載の液晶滴下装置。
【請求項１８】
前記スペーサの高さは、前記基板の縁領域の液晶パネルに行くほど大きく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１９】
前記滴下パターンの補正は、前記基板の縁領域に形成された液晶パネルに行くほど滴下パターンの滴下回数が増加するようにすることを特徴とする請求項１６記載の液晶滴下装置。
【請求項２０】
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及び吐出する吐出ポンプと、
前記吐出ポンプから吐出される液晶を複数の液晶パネルが形成された基板に滴下するノズルと、
液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を算出し、測定されたスペーサの高さに基づいて液晶の１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する制御部と、
から構成された液晶滴下装置。
【請求項２１】
前記制御部は、
スペーサの高さが入力されるスペーサ高さ入力部と、
前記基板に滴下される液晶の滴下量を算出する滴下量算出部と、
前記スペーサ高さ入力部を通して入力されるスペーサの高さに基づいて液晶の１回滴下量を補正する１回滴下量補正部と、
モータを駆動して前記吐出ポンプを作動させるモータ駆動部と、
からなることを特徴とする請求項２０記載の液晶滴下装置。
【請求項２２】
前記スペーサは、パターンスペーサであ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】
前記スペーサの高さは、前記基板の縁領域の液晶パネルに行くほど大きくな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１回滴下量の補正は、前記基板の縁領域に形成された液晶パネルに行くほど１回滴下量が増加するように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】
複数の液晶パネルが形成された基板をローディングする段階と、
液晶の滴下量を設定する段階と、
設定面積以上の液晶パネルに対しては、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、設定面積以下の液晶パネルに対しては、１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する段階と、
液晶が充填された容器、ピストンを備え前記ピストンの上下運動により前記容器に充填された液晶を吸入及び吐出する吐出ポンプ、及び前記吐出ポンプから吐出される液晶を複数の液晶パネルが形成された基板に滴下するノズルからなる液晶滴下装置を滴下位置と一致させる段階と、
前記基板上に調節された量の液晶を滴下する段階と、
から構成された液晶滴下方法。
【請求項２６】
前記液晶の滴下量を算出する段階は、
液晶の１回滴下量を算出する段階と、
液晶の滴下パターンを算出する段階と、
からなることを特徴とする請求項２５記載の液晶滴下方法。
【請求項２７】
算出された滴下量の液晶が吐出されるように、前記吐出ポンプの固定角度を調整する第２モータを駆動する段階を更に含むことを特徴とする請求項２６記載の液晶滴下方法。
【請求項２８】
前記基板上に液晶を滴下する段階は、ピストンを作動する第１モータを駆動する段階を含むことを特徴とする請求項２５記載の液晶滴下方法。
【請求項２９】
前記滴下量を調節する段階は、
入力される液晶パネル情報に基づいて、滴下される液晶パネルの面積が設定された面積以上であるか否かを判断する段階と、
測定された液晶パネルのスペーサの高さに基づいて、液晶パネルの面積が設定面積以上の場合に滴下パターンを補正する段階と、
測定された液晶パネルのスペーサの高さに基づいて、液晶パネルの面積が設定面積以下の場合に１回滴下量を補正する段階と、
からなることを特徴とする請求項２５記載の液晶滴下方法。
【請求項３０】
前記スペーサは、パターンスペーサであることを特徴とする請求項２９記載の液晶滴下方法。
【請求項３１】
前記スペーサの測定は、薄膜トランジスタ工程またはカラーフィルタ工程で行われることを特徴とする請求項３０記載の液晶滴下方法。
【請求項３２】
複数の液晶パネルが形成された基板をローディングする段階と、
液晶の１回滴下量及び滴下パターンを設定する段階と、
入力されたスペーサの高さに基づいて液晶の滴下パターンを補正する段階と、
液晶滴下装置を利用して滴下パターンの滴下位置に液晶を滴下する段階と、
から構成された液晶滴下方法。
【請求項３３】
前記液晶滴下装置は、
液晶が充填された容器と、
ピストンを備え前記ピストンの上下運動により前記容器に充填された液晶を吸入及び吐出する吐出ポンプと、
前記吐出ポンプから吐出される液晶を前記基板に滴下するノズルと、
からなることを特徴とする請求項３２記載の液晶滴下方法。
【請求項３４】
前記スペーサは、パターンスペーサであることを特徴とする請求項３３記載の液晶滴下方法。
【請求項３５】
前記スペーサは、前記基板の縁領域に行くほど厚さが厚くなることを特徴とする請求項３４記載の液晶滴下方法。
【請求項３６】
前記滴下パターンを補正する段階は、前記基板の縁領域に行くほど液晶パネルの滴下パターンの滴下回数を増加させる段階を含むことを特徴とする請求項３５記載の液晶滴下方法。
【請求項３７】
複数の液晶パネルが形成された基板をローディングする段階と、
液晶の１回滴下量及び滴下パターンを設定する段階と、
入力されたスペーサの高さに基づいて液晶の１回滴下量を補正する段階と、
液晶が充填された容器、ピストンを備え前記ピストンの上下運動により前記容器に充填された液晶を吸入及び吐出する吐出ポンプ、及び前記吐出ポンプから吐出される液晶を液晶パネルが形成された基板に滴下するノズルからなる液晶滴下装置を利用して補正された滴下量の液晶を滴下する段階と、
から構成された液晶滴下方法。
【請求項３８】
前記スペーサは、パターンスペーサであることを特徴とする請求項３７記載の液晶滴下方法。
【請求項３９】
前記スペーサは、前記基板の縁領域に行くほど厚さが厚くなることを特徴とする請求項３８記載の液晶滴下方法。
【請求項４０】
前記１回滴下量を補正する段階は、前記基板の縁領域に行くほど液晶パネルの１回滴下量を増加させる段階を含むことを特徴とする請求項３７記載の液晶滴下方法。
【請求項４１】
少なくとも第１パネル及び第２パネルを含む基板をローディングする段階と、
前記基板と液晶滴下装置とを整列する段階と、
パネル上に設定された量の液晶を滴下する段階と、
液晶が滴下された基板をアンローディングする段階と、から構成され、
前記第１パネル及び第２パネルに滴下される液晶の量が互いに異なることを特徴とする液晶滴下方法。
【請求項４２】
液晶の１回滴下量を算出する段階及び液晶の滴下パターンを算出する段階からなる滴下量算出段階を更に含むことを特徴とする請求項４１記載の液晶滴下方法。
【請求項４３】
液晶の滴下パターンを補正するか、または１回滴下量を調節して液晶の滴下量を調節する段階を更に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４４】
前記液晶の滴下量を調節する段階は、
液晶が滴下される液晶パネルの面積を設定された面積と比較する段階と、
液晶パネルの面積が設定された面積以上の場合に液晶の滴下パターンを補正する段階と、
液晶パネルの面積が設定された面積以下の場合に１回滴下量を補正する段階と、
からなることを特徴とする請求項４３記載の液晶滴下方法。
【請求項４５】
前記液晶の滴下量を調節する段階は、
液晶が滴下される液晶パネルの面積を設定された面積と比較する段階と、
液晶パネルの面積が設定された面積以上の場合に液晶の滴下パターンを補正する段階と、
からなることを特徴とする請求項４３記載の液晶滴下方法。
【請求項４６】
前記液晶の滴下量を調節する段階は、
液晶が滴下される液晶パネルの面積を設定された面積と比較する段階と、
液晶パネルの面積が設定された面積以下の場合に１回滴下量を補正する段階と、
からなることを特徴とする請求項４３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、基板上に形成されるスペーサの情報を利用して、基板上に滴下される１回滴下量及び/または滴下パターンを補正することにより、小面積及び/または大面積の液晶パネルが形成された基板に正確な量の液晶を滴下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に対する要求が次第に増大している。このような平板表示装置としては、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＶＦＤ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１７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。図には示していないが、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（ＴＦＴ）のような駆動素子が形成されている。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によって情報を表示する。
【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（薄膜トランジスタ工程）、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１８を参照して説明する。
【０００６】
まず、薄膜トランジスタ工程により、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である薄膜トランジスタを形成する（ステップＳ１０１）。且つ、前記薄膜トランジスタ工程により、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。
【０００７】
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）。
【０００８】
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７の液晶分子に配向規制力または表面固定力（即ち、プレチルト角と配向方向）を提供するために、前記配向膜をラビングする（ステップＳ１０２、Ｓ１０５）。その後、下部基板５にセルギャップを一定に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）。
【０００９】
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っている。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である薄膜トランジスタ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、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により、液晶表示素子を製作する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。
【００１０】
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。このとき、液晶の注入は圧力差により行われる。図１９は、液晶パネルに液晶を注入する装置を示す。図１９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、図には示していないが、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方式という）。
【００１１】
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により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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
第２に、前述の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のうち、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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の他の目的は、液晶パネルのサイズによって滴下量の補正方法を異ならせることにより、液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を常に正確に制御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。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、互いに異なる規格の液晶パネルが形成された基板の滴下量の補正を液晶パネルの面積によって行うことにより、多規格の液晶パネルに正確な量の液晶を滴下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】
【００１８】
このような目的を達成するために、本発明に係る液晶滴下装置は、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及び吐出する吐出ポンプと、前記吐出ポンプから吐出される液晶を基板に滴下するノズルと、基板に滴下される液晶の滴下量を算出し、設定面積以上の液晶パネルに対しては、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、設定面積以下の液晶パネルに対しては、１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する制御部と、から構成される。
【００１９】
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によって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、からなる。
【００２０】
前記制御部は、スペーサの高さが入力されるスペーサ高さ入力部と、基板に滴下される液晶の滴下量を算出する滴下量算出部と、前記スペーサ高さ入力部を通して入力されるスペーサの高さに基づいて液晶の滴下量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、から構成される。
【００２１】
前記滴下量算出部は、入力されたパネル情報及び液晶情報に基づいて液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部と、入力されたパネル情報及び液晶情報に基づいて液晶の滴下パターンを算出する滴下パターン算出部と、からなる。且つ、前記滴下量補正部は、入力される液晶パネル情報に基づいて、液晶が滴下される液晶パネルが設定面積以上であるか否かを判断する液晶パネル確認部と、液晶パネルの面積が設定面積以上の場合、スペーサの高さに基づいて液晶の滴下パターンを補正する滴下パターン補正部と、液晶パネルの面積が設定面積以下の場合、スペーサの高さに基づいて液晶の１回滴下量を補正する１回滴下量補正部と、からなる。
【００２２】
そして、本発明に係る液晶滴下方法は、複数の液晶パネルが形成された基板をローディングする段階と、液晶の滴下量を設定する段階と、設定面積以上の液晶パネルに対しては、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、設定面積以下の液晶パネルに対しては、１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節する段階と、液晶が充填された容器、ピストンを備え前記ピストンの上下運動により前記容器に充填された液晶を吸入及び吐出する吐出ポンプ、及び前記吐出ポンプから吐出される液晶を複数の液晶パネルが形成された基板に滴下するノズルからなる液晶滴下装置を滴下位置と一致させる段階と、前記基板上に調節された量の液晶を滴下する段階と、から構成される。
【００２３】
前記液晶の滴下量を算出する段階は、液晶の１回滴下量を算出する段階と、液晶の滴下パターンを算出する段階と、からなる。また、前記滴下量を調節する段階は、入力される液晶パネル情報に基づいて、滴下される液晶パネルの面積が設定された面積以上であるか否かを判断する段階と、測定された液晶パネルのスペーサの高さに基づいて、液晶パネルの面積が設定面積以上の場合に滴下パターンを補正する段階と、測定された液晶パネルのスペーサの高さに基づいて、液晶パネルの面積が設定面積以下の場合に１回滴下量を補正する段階と、から構成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る液晶滴下装置及び液晶滴下方法においては、薄膜トランジスタ工程ラインまたはカラーフィルタ工程ラインで形成されたスペーサの高さに基づいて液晶の滴下量を補正する。特に、本発明においては、液晶の滴下量を補正するために、大面積の液晶パネルの場合は、液晶の滴下パターンを補正して液晶の滴下量を調節し、小面積の液晶パネルの場合は、液晶の１回滴下量を補正して液晶の滴下量を調節するため、液晶の滴下量を精密に制御することができる。また、本発明においては、一つの基板に大面積の液晶パネルと小面積の液晶パネルとが同時に配置された場合も、液晶の滴下量を精密に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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及び分配し、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により液晶層を形成することである。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。
【００２６】
図１は、液晶滴下方式の基本的な概念を示す図である。図１に示すように、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。
【００２７】
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、前記の圧力により液晶１０７滴が外部に拡散されて、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。
【００２８】
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２に示すように、薄膜トランジスタ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である薄膜トランジスタ及びカラーフィルタ層を形成する（ステップＳ２０１、Ｓ２０４）。前記薄膜トランジスタ工程及びカラーフィルタ工程は、図１８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。
【００２９】
次いで、前記薄膜トランジスタ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ラビングを行った後（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）。
【００３０】
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により、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により液晶表示素子を製作する（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）。
【００３１】
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１８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１８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、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１８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。
【００３２】
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。
【００３３】
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３に示すように、液晶滴下機１２０は、基板１０５の上部に設置されている。図には示していないが、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。
【００３４】
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で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方向に所定間隔で配置される。もちろん、液晶を滴下するとき、基板１０５は固定し、液晶滴下機１２０をｘ、ｙ方向に移動させて液晶を所定間隔で滴下することもできる。しかしながら、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を固定し、基板１０５を移動させることが好ましい。
【００３５】
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が充填されている。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。しかしながら、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、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。
【００３６】
一方、図には示していないが、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により、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が低下して液晶の滴下を阻害することを防止することができる。
【００３７】
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は、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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を液晶パネル上に滴下する。
【００４２】
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。
【００４３】
一般に、液晶の滴下時、液晶１０７中に気泡が含まれており、液晶パネルに滴下される液晶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。
【００４４】
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により、より確実に不良を防止することができる。
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、前記ノズル１５０の下部の保護部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。
【００４５】
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の表面に広がるため、液晶パネル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液晶パネル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の高い物質（即ち、疏水性物質）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の表面に広がることなく、完全な滴状にノズル１５０を通して液晶パネルに滴下される。
【００４６】
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。
【００４７】
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、一端は第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。
【００４８】
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。
【００４９】
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の液晶を吐出して液晶パネルに滴下し、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。
【００５０】
一方、液晶吐出ポンプ１４０を通して液晶パネル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すべきである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。
【００５１】
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により液晶吸入口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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。前記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）に液晶吸入口１４７及び液晶吐出口１４８を開閉することにより、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。
【００５４】
以下、このような液晶吐出ポンプ１４０の作動を説明する。
【００５５】
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。図に示すように、ピストン１４５は、回転部材１５７に所定角度αで固定されており、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。図には示していないが、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。
【００５６】
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。しかしながら、実質的に前記固定角度αは０°でないため（即ち、所定角度で固定されるため）、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
図８ａに示すように、回転部材１５７に所定角度αで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。
【００６０】
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と所定角度で固定されており、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。
【００６２】
このような液晶の吸入は、吸入行程が開始した後（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するまで（液晶吸入口１４７が閉塞されるまで）続く。
【００６３】
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）。
【００６４】
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により、液晶容器１２２に充填された液晶１０７をノズル１５０に吐出する。
【００６５】
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。
【００６６】
図９は、液晶吐出ポンプ１４０が回転部材１５７にβの角度で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）の角度で回転部材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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
このとき、液晶吐出ポンプ１４０の固定角度は、差動トランス（電圧変位変換機、ＬＶＤＴ）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。
【００７０】
図には示していないが、前記第１モータ１３１及び第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。前記制御部は、各種情報が入力されて、液晶パネルに滴下すべき液晶の滴下量を算出し、リアルタイムに滴下量を補正し、各種装置を制御する。
【００７１】
一方、液晶の滴下量は、スペーサの高さと関連する。スペーサとしては、従来の液晶真空注入方式では、主にボールスペーサを使用するに対し、液晶滴下方式では、主にパターンスペーサ又はカラムスペーサを使用するが、その理由は次のとおりである。前述したように、液晶滴下方式は、主に大面積の液晶パネルの製作に用いられるが、大面積の液晶パネルにボールスペーサを使用する場合、基板上にボールスペーサを均一に散布しにくいだけでなく、散布されたボールスペーサ同士が基板上でくっついて液晶パネルのセルギャップ不良の原因となる。従って、液晶滴下方式では、設定された位置にパターンスペーサを形成することにより前記の問題を解決する。
【００７２】
従って、カラーフィルタ基板に実際に形成されたパターンスペーサの高さが設定されたセルギャップと異なる場合、設定された滴下量の液晶が基板に滴下されても、実際に製作された液晶パネルに充填された液晶の量は最適の液晶量とは差がある（実際に形成されたパターンスペーサの高さによりセルギャップに差が発生するので）。実際に滴下される液晶の滴下量が最適の滴下量より少ない場合、例えば、ノーマリブラックモードの液晶表示素子の場合、ブラック輝度に問題が発生し、ノーマリホワイトモードの液晶表示素子の場合、ホワイト輝度に問題が発生する。
【００７３】
また、実際に滴下される液晶の滴下量が最適の滴下量より多い場合、液晶パネルを製作したとき重力不良が発生する。重力不良は、液晶パネルを製作したとき、温度の上昇により液晶パネルの内部に形成された液晶層の体積が増加することによって発生し、液晶パネルのセルギャップがスペーサより大きくなり、これにより、液晶が重力により下部に移動して液晶パネルのセルギャップが不均一になるので、液晶表示素子の品質低下の原因となる。
【００７４】
制御部は、このような問題を解決するために、液晶の滴下量を設定した後、実際に測定されたスペーサの高さに基づいて前記液晶の滴下量を補正する。
【００７５】
スペーサの高さは、薄膜トランジスタ工程またはカラーフィルタ工程のスペーサ形成工程で入力される。即ち、スペーサ形成工程では、スペーサを形成するだけでなく、その高さも測定して制御部に提供する。スペーサを形成するスペーサ形成工程ラインは、液晶滴下ラインとは別のラインからなる。従って、前記測定されたスペーサの高さは、有線または無線で制御部に入力される。また、前記スペーサの高さは、別の工程により測定することもできる。例えば、スペーサ形成工程ライン（即ち、薄膜トランジスタ工程ラインまたはカラーフィルタ工程ライン）と液晶滴下ラインとの間にスペーサ高さ測定手段を備えて、スペーサの高さを測定した後、これを液晶滴下ラインに入力することもできる。
【００７６】
図１０に示すように、前記制御部２００は、薄膜トランジスタ工程ラインまたはカラーフィルタ工程ラインなどで形成された液晶パネルのスペーサの高さが有線または無線で入力されるスペーサ高さ入力部２２０と、基板の面積、基板に形成されるパネルの枚数、パネルの位置、パネルの面積、液晶の種類及び粘度のような液晶の情報などの各種情報が入力される入力部２１０と、前記入力部２１０から入力されるパネル情報及び液晶情報に基づいて、液晶パネルに滴下すべき滴下量を算出する滴下量算出部２３０と、液晶パネルのスペーサの高さ及び各種情報に基づいて、前記算出された滴下量を補正する滴下量補正部２４０と、補正された滴下量の液晶が吐出されるように、第２モータ１３３を駆動して液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を制御するモータ駆動部２５０と、基板を駆動して前記液晶滴下機１２０を該当液晶パネルの初期滴下位置に移動させる基板駆動部２６０と、基板に形成された液晶パネルの枚数、滴下進行中のパネルのサイズ、該当パネルに滴下すべき液晶の滴下量、現在の液晶滴下状況及び滴下量の補正量などのような各種情報を出力する出力部２７０と、から構成される。
【００７７】
前記滴下量算出部２３０は、パネルのサイズ及び液晶の特性情報に基づいて、液晶パネルに滴下すべき液晶の滴下量を算出する。即ち、滴下量算出部２３０は、複数の液晶パネルが形成されたガラス基板単位で液晶の滴下量を算出するのでなく、液晶パネル単位で滴下量を算出する。
【００７８】
図１１に示すように、前記滴下量算出部２３０は、液晶パネル情報及び液晶情報のような各種情報に基づいて、液晶パネルに滴下すべき液晶の１回滴下量を算出する１回滴下量算出部２３１と、前記算出された１回滴下量の液晶が滴下される位置を検出して液晶パネルの滴下パターンを算出する滴下パターン算出部２３２と、から構成される。
【００７９】
液晶の滴下パターンは、液晶がパネルで拡散される程度によって決定される。液晶の拡散程度は、基板の形状、液晶パネルに形成された配向膜の配向方向、液晶パネルに形成されたパターン、液晶の粘度などによって異なってくる。液晶の滴下パターンは、前記の要因が単独で作用するのでなく、複合的に作用することによって決定される。ＴＮ（ツイストネマティック）モードでは、画素電極及び共通電極がそれぞれ対向する下部基板及び上部基板の画素領域に形成され、ＩＰＳ（水平配列）モードでは、画素電極及び共通電極が下部基板に互いに平行にパターニングされる。従って、ＴＮモードでの液晶の拡散程度とＩＰＳモードでの液晶の拡散程度とが異なるので、ＴＮモードでの液晶の滴下パターンとＩＰＳモードでの液晶の滴下パターンとが異なるようになる。
【００８０】
図１２は、液晶パネルに滴下される液晶の滴下パターンを示す図で、滴下パターン算出部２３２は、前記の要素を考慮して液晶の滴下パターンを算出する。ここで、図１２ａに示す四角形状の滴下パターン及び図１２ｂに示すダンベル形状の滴下パターンは、ＴＮモード及びＶＡ（垂直配列）モードの液晶パネルの滴下パターンで、図１２ｃに示す稲妻形状の滴下パターンは、ＩＰＳモードの液晶パネルの滴下パターンである。
【００８１】
図１３に示すように、前記滴下量補正部２４０は、入力される液晶パネル情報に基づいて、液晶が滴下される液晶パネルが大面積の液晶パネルであるか、小面積の液晶パネルであるかを判断する液晶パネル確認部２４２と、前記液晶パネル確認部２４２により液晶パネルが大面積の液晶パネルと判断される場合、入力される該当液晶パネルのスペーサの高さに基づいて、滴下パターン算出部２３２により算出された滴下パターンを補正する滴下パターン補正部２４４と、前記液晶パネル確認部２４２により液晶パネルが小面積の液晶パネルと判断される場合、１回滴下量算出部２３１から入力される１回滴下量を補正する１回滴下量補正部２４６と、からなる。
【００８２】
このように、滴下量補正部２４０は、液晶の滴下パターン及び１回滴下量を補正して液晶パネルに滴下される液晶の滴下量を補正するが、このように二つの方法により滴下量を補正する理由は次のとおりである。
【００８３】
近来、携帯電話やノートブックのような携帯用電子機器だけでなく、モニタやテレビのような電子機器に液晶表示素子が適用されることによって、多様な規格の液晶表示素子が製作されている。従って、一つのガラス基板内に多様な規格の液晶パネルを形成してガラス基板を效率的に用いるための方法が研究されている。このような方法は、基板を效率的に用いることにより、ガラス基板の費用を削減できるという効果を有するだけでなく、工程時間を短縮できるという利点も有する。
【００８４】
図１４ａ及び図１４ｂは、多規格の液晶パネルが形成されたガラス基板１００を示す。
図１４ａに示すように、ガラス基板１００は、第１領域１００ａ及び第２領域１００ｂからなり、第１領域１００ａには、複数の大面積の液晶パネル１０１ａが形成され、第２領域１００ｂには、複数の小面積の液晶パネル１０１ｂが形成されている。図に示すように、第１領域１００ａの中央に形成された液晶パネル１０１ａには、１回滴下量４ｍｇの液晶滴が９２回滴下された滴下パターンが形成され、第１領域１００ａの縁領域に形成された液晶パネル１０１ａには、１回滴下量４ｍｇの液晶滴が９３回滴下された滴下パターンが形成される。また、第２領域１００ｂには、１回滴下量４ｍｇの液晶滴が８回滴下された滴下パターンが形成される。
【００８５】
このように、第１領域１００ａの中央領域に形成された液晶パネルが縁領域に形成された液晶パネルより滴下パターン数が少ない理由は、パターンスペーサの高さが異なるためである。一般に、パターンスペーサは、スピンコーティングにより感光性樹脂を基板に塗布した後にフォト工程を経て完成する。従って、スピンコーティングの遠心力により、基板の縁領域に塗布された感光性樹脂の厚さが中央領域に塗布された感光性樹脂の厚さより厚くなり、これにより、ガラス基板１００の縁領域に形成された液晶パネルのパターンスペーサの厚さが中央領域に形成された液晶パネルのパターンスペーサの厚さより厚くなる。このような中央領域と縁領域とでのパターンスペーサの厚さの差、即ち、セルギャップの差により、中央領域の液晶パネルと縁領域の液晶パネルとに滴下される液晶パターンが異なるようになる。
【００８６】
一方、第２領域１００ｂに形成された液晶パネル１０１ｂには、全体にわたって同じ滴下パターンが形成されるが、その理由は次のとおりである。第１領域１００ａに形成された液晶パネル１０１ａの場合、中央領域及び縁領域の液晶パネルに滴下される液晶の総滴下量がそれぞれ３６８ｍｇ（９２×４ｍｇ）及び３７２ｍｇ（９３×４ｍｇ）である。従って、中央領域と縁領域との液晶パネルでの滴下量の差は４ｍｇで、この量は総滴下量に比べて非常に少ない量（即ち、４/３６８=１/９２）である。これに対し、第２領域１００ｂに形成された液晶パネル１０１ｂに滴下される液晶の総滴下量は３２ｍｇ（８×４ｍｇ）である。従って、第２領域１００ｂに形成された液晶パネル１０１ｂの滴下パターンに変化が生じると、これは総滴下量に対し無視できない量になるはずである。例えば、１回滴下量が増加すると、総滴下量の１/８の滴下量が増加することになる。
【００８７】
ところが、ガラス基板１００の中央領域と縁領域との液晶パネルでのパターンスペーサの高さの差によるセルギャップの差は極めて少ない量である（セルギャップの差が大きくなると液晶パネルは不良になる）。第２領域１００ｂに配置された液晶パネル１０１ｂの滴下パターンが変更（即ち、滴下回数が１回増加または減少）されたということは、セルギャップの変化がセルギャップの約１/８に該当することを意味し、この程度のセルギャップの変化は、液晶表示装置が不良になったことを意味する。このような理由により、第２領域１００ｂに形成された小面積の液晶パネル１０１ｂでは滴下パターンが同じである。しかしながら、この場合、第２領域１００ｂの中央領域と縁領域とのパターンスペーサの変化による滴下量の調整が不可能になり、品質が低下するという問題が発生する。
【００８８】
本発明においては、滴下パターン補正部２４４及び１回滴下量補正部２４６により滴下パターン及び１回滴下量を補正することにより、大面積の液晶パネル及び小面積の液晶パネルの滴下量を精密に補正できるだけでなく、大面積の液晶パネル及び小面積の液晶パネルが形成された多規格のガラス基板の滴下量も精密に補正することができる。
【００８９】
図１４ｂは、本発明に係る多規格のガラス基板の液晶滴下方法を示す。図１４ｂに示すように、本発明に係る液晶滴下方法においては、大面積の液晶パネル１０１ａに液晶を滴下するときは、滴下パターンを変更することによりスペーサの高さによる滴下量の補正を行い、小面積の液晶パネル１０１ｂに液晶を滴下するときは、滴下パターンは固定し１回滴下量を変更することによりスペーサの高さによる滴下量の補正を行う。
【００９０】
例えば、図１４ｂに示すように、大面積の液晶パネル１０１ａが形成された第１領域１００ａでは、１回滴下量を固定し滴下パターンを補正するが、中央領域の液晶パネル１０１ａには９２回の滴下回数を有する滴下パターンを形成し、縁領域の液晶パネル１０１ａには９３回の滴下回数を有する滴下パターンを形成することにより液晶の滴下量を補正する。また、小面積の液晶パネル１０１ｂが形成された第２領域１００ｂでは、滴下パターンは固定し１回滴下量を補正するが、中央領域から縁領域へ行くほど液晶パネル１０１ｂに滴下される液晶の１回滴下量を微細に増加（即ち、４ｍｇ→４.０５ｍｇ→４.１ｍｇ）させることにより液晶の滴下量を補正する。
【００９１】
このように、本発明においては、スピンコーティングのような要因により、ガラス基板の中央領域と縁領域とでスペーサの高さに差が発生する場合、大面積の液晶パネルでは、１回滴下量を固定し滴下パターンを補正することにより液晶の滴下量を調整し、小面積の液晶パネルでは、滴下パターンは固定し１回滴下量を補正することにより液晶の滴下量を調整する。このような液晶の滴下量の補正は、図１４ｂに示す多規格のガラス基板にのみ適用されることではない。単一規格のガラス基板においても、大面積の液晶パネルが形成される場合は、液晶の滴下パターンを変更することにより液晶の滴下量を補正し、小面積の液晶パネルを形成する場合は、１回滴下量を変更することにより液晶の滴下量を補正することができる。また、スピンコーティングによるスペーサの高さの差に起因する液晶の滴下量の誤差を補正するだけでなく、各種要因により設定されたスペーサの高さが変わる場合にも適用することができる。
【００９２】
以下、このような液晶滴下装置によりガラス基板上に液晶を滴下する方法を説明する。
【００９３】
図１５は、本発明に係る液晶滴下方法を示すフローチャートである。
図に示すように、特定規格の液晶パネル１０１が複数形成されたガラス基板１００が液晶滴下装置にローディングされると共に、液晶滴下装置にはローディングされた液晶パネル情報、滴下された液晶の情報などが入力される（ステップＳ３０１、Ｓ３０２）。滴下量算出部２３０の１回滴下量算出部２３１は、入力された液晶パネル情報及び液晶情報に基づいて基板１００に滴下される液晶の１回滴下量を算出し、滴下パターン算出部２３２は、入力された液晶パネル情報及び液晶情報に基づいて液晶パネル１０１に滴下される滴下パターンを算出する（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）。
【００９４】
次いで、基板駆動部２６０により基板を移動させて液晶パネル１０１の最初の滴下位置を液晶滴下機１２０のノズル１５０と整列させた後、モータ駆動部２５０を駆動して形成された滴下パターンに沿って液晶を滴下する（ステップＳ３０６）。このとき、基板を移動させることなく、液晶滴下装置を移動させて液晶を滴下することもできる。
【００９５】
液晶の滴下は、前記モータ駆動部２５０が第１モータ１３１を駆動することによって行われる。また、算出された１回滴下量の調節は、モータ駆動部２５０が第２モータ１３３を駆動して液晶吐出ポンプ１４０の固定角度を変化させることによって行われる。前記第１モータ１３１及び第２モータ１３３はステップモータであるため、１回滴下量算出部２３１により算出された１回滴下値はパルス値に換算され、モータ駆動部２５０は、前記換算されたパルスを出力して第２モータ１３３を駆動することにより所望の量の液晶を滴下する。
【００９６】
図１６は、測定されたスペーサの高さによる液晶の滴下量の補正を行って液晶を滴下する方法を示すフローチャートである。図１６には多規格の液晶パネルが形成されたガラス基板に液晶を滴下する方法を示しているが、幾つかの段階を除いては単一規格の液晶パネルが形成されたガラス基板にも同様に適用することができる。このとき、前記基板に滴下される液晶の滴下量（即ち、液晶の滴下パターン及び１回滴下量）は、図１５に示す方法により設定されるが、以下の方法は、設定された滴下量をスペーサの高さによって補正した後に液晶を滴下する方法である。
【００９７】
図に示すように、互いに異なる規格の液晶パネル１０１が形成されたガラス基板１００がローディングされると共に、パネル情報及び以前工程で測定されたスペーサの高さが入力されると（Ｓ４０１、Ｓ４０２）、滴下量補正部２４０の液晶パネル確認部４０３は、滴下される液晶パネル（即ち、基板に形成された液晶パネル）の面積が設定された面積より大きいか小さいかを判断する（即ち、液晶パネルが大面積の液晶パネルであるか、小面積の液晶パネルであるかを判断する）（ステップＳ４０３）。液晶が滴下される液晶パネル１０１が大面積の液晶パネル１０１の場合（ステップＳ４０４）、滴下量補正部２４０の滴下パターン補正部２４４は、前記入力された情報（スペーサの高さ）に基づいて液晶の滴下パターンを補正する（ステップＳ４０５）。滴下パターンの補正は、滴下回数の調整により行われる。このとき、滴下パターンの調整は、図１２ａ〜図１２ｃの点線で示す滴下パターン１０７ｂに滴下を更に行うか行わないことにより行われる。
【００９８】
一方、滴下される液晶パネル１０１が設定面積以下の小面積の液晶パネルの場合、滴下量補正部２４０の１回滴下量補正部２４６は、入力された情報に基づいて液晶の１回滴下量を補正する（ステップＳ４０６）。
【００９９】
このようにして、滴下パターンが補正されるか、１回滴下量が補正されると、該当液晶パネルの最初の滴下位置と液晶滴下装置のノズル１５０とを整列した後、モータ駆動部２５０が駆動して液晶を滴下する（ステップＳ４０８）。そして、該当液晶パネルの滴下を終了した後、他の液晶パネルに対し前記の過程を繰り返す（ステップＳ４０８）。
【０１００】
前述したように、本発明においては、多様な規格の液晶パネルが形成されたガラス基板に液晶を滴下する場合、スペーサの高さ（または、他の要因によるセルギャップの変動）による液晶の滴下量の補正を、滴下パターンの補正及び/または１回滴下量の補正により行う。このとき、図には互いに異なる二つの規格の液晶パネルが形成された基板を示しているが、本発明は、三つ以上の規格の液晶パネルが形成された基板にも適用することができる。また、本発明は、多様な表示モードの液晶パネルにも適用することができる。更に、本発明に係る液晶滴下装置及び液晶滴下方法は、単一規格の大面積の液晶パネルが形成された場合（滴下パターンの変更により滴下量を補正）及び単一規格の小面積の液晶パネルが形成された場合（１回滴下量の変更により滴下量を補正）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【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を示す斜視図である。
【図６ｂ】本発明に係る液晶滴下機の液晶吐出ポンプの構造を示す分解斜視図である。
【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】本発明に係る滴下量設定部の構造を示すブロック図である。
【図１２ａ】液晶表示モードでの液晶の滴下パターンを示す図である。
【図１２ｂ】液晶表示モードでの液晶の滴下パターンを示す図である。
【図１２ｃ】液晶表示モードでの液晶の滴下パターンを示す図である。
【図１３】本発明に係る滴下量補正部の構造を示すブロック図である。
【図１４ａ】ガラス基板上に配置された多規格の液晶パネルに滴下される液晶の滴下回数及び１回滴下量を示す図である。
【図１４ｂ】ガラス基板上に配置された多規格の液晶パネルに滴下される液晶の滴下回数及び１回滴下量を示す図である。
【図１５】本発明に係る液晶の滴下量を算出する方法を示すフローチャートである。
【図１６】本発明に係る液晶の滴下量を補正する方法を示すフローチャートである。
【図１７】一般の液晶表示素子の断面図である。
【図１８】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１９】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】
【０１０２】
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
１４９  固定部
１５０  ノズル
２００  制御部
２２０  スペーサ高さ入力部
２３０  滴下量算出部
２４０  滴下量補正部
２５０  モータ駆動部
２６０  基板駆動部
２７０  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
2005165317.tif 000011
【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
2005165317.tif 000014
【図９】
2005165317.tif 000015
【図１０】
2005165317.tif 000016
【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
2005165317.tif 000020
【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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