專利名稱：控制液晶分配的裝置以及液晶顯示器的制造方法
該申請要求2002年3月8日申請的韓國申請第P2002-12489號和2002年3月13日申請的韓國申請第P2002-12489號的權(quán)益，在本文中通過完全參考加以結(jié)合。
在各種平面顯示器中，LCD作為輕便顯示器已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，同時LCD由于其優(yōu)良的畫面性能、重量輕、尺寸薄以及低能耗這些特征和優(yōu)點代替了陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)。除了筆記本電腦監(jiān)視器之類的輕便型LCD外，LCD正在向接收并顯示廣播信號的電視機(jī)和計算機(jī)監(jiān)視器發(fā)展。
LCD設(shè)有兩塊相對的基板，在這兩塊相對的基板之間注射(inject)有液晶，它們隨著溫度和密度改變狀態(tài)。
液晶是具有液體和固體的中間性質(zhì)的物質(zhì)，它具有液體的流動性和寬范圍的固體規(guī)則性。也就是說，液晶是結(jié)晶固體熔化成液體前的結(jié)晶固體與液體的中間態(tài)。一旦為液晶加上光、或者加上電、或者加上磁場，就會展現(xiàn)出光學(xué)各向異性(optical anisotropic)晶體所特有的雙折射(birefringence)，在一定溫度范圍內(nèi)，可以顯現(xiàn)出液體和結(jié)晶固體的性質(zhì)。
前述LCD可通過在玻璃基板上實施陣列化處理、單元化處理、模塊化處理進(jìn)行制造。
在陣列化處理中，可制造配線圖形(wiring patterns)或者例如薄膜晶體管之類的開關(guān)裝置(有源矩陣類型的情況)。在單元化處理中，進(jìn)行取向處理、隔離處理或者向?qū)χ?opposite)的玻璃基板注射液晶然后密封。在模塊化處理中，安裝驅(qū)動器集成電路(IC)和背景光源(back light)。
下面簡要說明單元化處理中的液晶注射(injection)方法。
首先提供大型板，其是借助密封劑，將包含多個TFT單元基板區(qū)域和包含多個濾色單元基板區(qū)域結(jié)合并固定在一起制得的。
TFT單元基板區(qū)域設(shè)有多條以固定間隔沿一定方向延伸的柵線、多條以固定間隔沿垂直于柵線的方向延伸的數(shù)據(jù)線、以及在柵線與數(shù)據(jù)線限定的象素區(qū)域矩陣上設(shè)置的多個薄膜晶體管和象素電極，它們分別在陣列處理過程中形成。
濾色單元基板區(qū)域設(shè)有用于保護(hù)除象素區(qū)域、濾色器層和公共電極等之外部分的黑色基質(zhì)層。
將大型板切成多塊LCD單元板。然后，將液晶和多塊LCD單元板置于真空腔中，將通過密封劑形成的注射孔浸到液晶內(nèi)。然后，通過將真空腔恢復(fù)到大氣壓狀態(tài)，從而將液晶注入LCD單元板中間。該液晶注入法被稱為真空注入法(vacuum injection method)，以后將更詳盡地說明。
參照圖1，將液晶充入(fill)容器30，將它們置于腔室20內(nèi)。然后實施除氣處理，其中將腔室20維持在能除去液晶內(nèi)的水分或者附著在腔室內(nèi)壁上的水分以及液晶內(nèi)的小氣泡的真空狀態(tài)。
接著，在將LCD單元板40的液晶注入孔滴注液晶或者使其與液晶接觸后，向腔室20導(dǎo)入氮氣N2，用以使腔室壓力從真空變?yōu)榇髿鈮?。然后，利用LCD單元板40內(nèi)壁壓力與腔室壓力之間的壓差通過注入孔將液晶注入LCD單元板。
當(dāng)液晶25充滿LCD單元板40時，于注入孔密封后清潔LCD單元板。
由于切割LCD單元板、在真空狀態(tài)下維持兩基板之間的空間、將LCD單元板滴注到液晶中、或者使LCD單元板與液晶接觸而導(dǎo)致液晶注入需要很長時間，因此前述液晶注入法的生產(chǎn)率很低。此外，在制造大型LCD時，由于沒有完全地將液晶注入LCD單元板，這會產(chǎn)生缺陷LCD。
近來為了解決前述問題，終于誕生了下面的液晶滴注方法(droppingmethod)。下面參照


使用了液晶滴注法制造LCD的方法。
參照圖2，將取向材料涂覆在具有TFT單位基板區(qū)域的第一基板上和具有濾色單元基板區(qū)域的第二基板上。然后，這樣實施取向處理過程使液晶分子具有方向性(1S)，以及清潔第一和第二基板(2S)。
將清潔后的第二基板加載到密封劑分配器上，為每個板區(qū)域的外圍涂覆密封劑(3S)?？梢圆捎霉夤绦浴峁绦詷渲鳛槊芊鈩?，而不需要液晶注入孔。
另一方面，將第一基板加載到液晶(LC)分配器(dispenser)上，向各個板的有源陣列區(qū)域滴注液晶(6S)。在這種情況下，可將清潔后的第一和第二基板加載到銀(Ag)分配器上，在第一基板的公共電壓電壓輸送線上形成Ag點，或者在In Plane Switching(IPS)模式下可以省略形成Ag點。
現(xiàn)在簡要說明液晶滴注法。
參照圖3，將第一基板60加載到液晶分配器50的平臺70上。在第一基板60上方有一裝滿液晶的噴射器(syringe)80，用以滴注液晶。
一般而言，液晶65以液滴形式滴注到基板60上?；?0以恒定速度和方向移動，而噴射器80向其排放(discharge)相匹配的液晶65，于是設(shè)定了液晶滴注位置。
盡管在附圖中未示出，但噴射器80具有與其相連的外部氣體通道，用以從外部氣源供應(yīng)氮氣N2，以便向液晶施壓，從而使液晶滴落。
下面參照圖，將第一和第二基板加載到真空結(jié)合腔內(nèi)進(jìn)行結(jié)合，以便使滴注的液晶均勻地填入板內(nèi)，設(shè)置密封劑(7S)，于是完成了大型板的制造。
然后，進(jìn)行劃線/裂開Scribe/Break(S/B)處理過程(9S)，該處理包括劃線過程和裂開過程，在所述劃線過程中，利用硬度高于玻璃硬度的金剛石筆在玻璃表面形成切割線，在裂開過程中，向玻璃施加一定的力，使玻璃斷裂，由此將大型板切割成多塊液晶盒的LCD單元板。
然后，在對LCD單元板的表面進(jìn)行了打磨(10S)后，對LCD單元板進(jìn)行Auto/Probe(A/P)檢查(11S)，由此完成液晶盒過程。
在A/P檢查過程中，采用具有可施加電壓的電壓端子的裝置檢驗LCD單元板的電學(xué)缺陷，也就是說，電壓端子與LCD單元板中TFT基板上的柵線和數(shù)據(jù)線電連接，用于檢測單元板內(nèi)的單元間隙缺陷或者有缺陷的液晶注入(不良注入，或者泄漏)。
盡管附圖中未示出，但在一旦通過前述一系列制造程序完成了液晶盒制造過程后，就開始模塊制造過程，在該過程中安裝驅(qū)動器IC或者背景光源。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用的液晶滴注法的LCD制造方法存在以下問題。
在結(jié)合過程中，將第一和第二基板排列得彼此相對，為環(huán)境排氣，直至液晶分配到基板表面上，到達(dá)外圍的密封劑部分，由此將兩塊基板粘合。
具體來說，參照圖4，使液晶按照固定間隔以液滴的形式滴落到第一基板60上。相鄰液晶滴65之間的距離存在以下關(guān)系d2＝d4＝d6＝d8＞d1＝d3＝d5＝d7。
下面，參照圖5，在將第一和第二基板結(jié)合在一起過程中，滴落的液晶65在基板表面上總是以圓形形式65A緩慢地在分配開來。在液晶彎曲散開之前形成了還未填入液晶的間隙67。因此，在結(jié)合第一和第二基板時，要為環(huán)境持續(xù)排氣，直至間隙67變得足夠小。
但是，直到間隙67變得足夠小時要花費20分鐘才能足以完成液晶分配。這會存在密封劑剝落的危險，由于在該等待過程中基板的內(nèi)側(cè)和外側(cè)存在壓差，從而會引起液晶泄漏。
盡管未示出，但在滴注液晶的邊界處會出現(xiàn)污漬，這將使畫面質(zhì)量變差。
本發(fā)明的優(yōu)點是提供控制分配的裝置以及LCD的制造方法，其能夠有效地縮小液晶間隙。
在下面說明書中將本發(fā)明的其它優(yōu)點闡明，通過說明書可以使一部分地變得顯明，通過實踐可以學(xué)到一部分。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可通過具體書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)或得到。
正如其中所實施例所描述的，為了實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點，依照本發(fā)明的目的，控制液晶分配的裝置包括平臺和平臺上用于控制液晶分配的可調(diào)溫度控制裝置，其中可調(diào)溫度控制裝置由加熱導(dǎo)線構(gòu)成，它將溫度控制在約30℃到130℃的變化溫度范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一方而，提供了一種LCD的制造方法，其包括(a)提供基板；(b)將基板加載到表面溫度可以變化的平臺上；以及(c)以固定間距往基板上滴注液晶。
在本發(fā)明的再一方面中，提供了一種LCD的制造方法，其包括(a)提供基板；(b)在基板上形成吸濕度高的取向薄膜；以及(c)以固定間距往取向薄膜上滴注液晶。
可以理解的是，前述概略描述和下面的詳細(xì)描述都是示范性和說明性的，其試圖提供對權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進(jìn)一步說明。
附圖使本發(fā)明得到進(jìn)一步理解，將其結(jié)合構(gòu)成該說明書的一部分，其示出了本發(fā)明的實施例，并連同說明一起用于解釋本發(fā)明的原理
圖6表示用于解釋應(yīng)用了依照本發(fā)明實施例的滴注注入法的LCD制造方法的流程圖。圖7表示用于解釋依照本發(fā)明實施例的液晶滴注法的透視圖。圖8表示液晶滴注后的狀態(tài)。
盡管未示出，但本發(fā)明提供了已經(jīng)經(jīng)過了陣列化處理和濾色器處理的第一和第二基板。第一和第二基板分別包括多個薄膜晶體管(TFT)單元基板區(qū)域和濾色單元基板區(qū)域，在完成了陣列化過程和濾色器過程之后，將第一基板和第二基板分別加載到第一箱子和第二箱子中。
利用傳輸機(jī)將第一箱子和第二箱子裝到液晶單元生產(chǎn)線的裝載機(jī)上。TFT單元基板區(qū)域包括多條以固定間隔沿某一方向延伸的柵線、多條沿垂直于柵線的方向以固定間隔延伸的數(shù)據(jù)線、以及多個在柵線和數(shù)據(jù)線限定的象素區(qū)域矩陣上形成的薄膜晶體管和象素電極。
濾色單元基板包括黑色基質(zhì)層，它用于保護(hù)除象素區(qū)域、三原色濾色器層和驅(qū)動液晶的公共電極、連同象素電極等等之外的部件。
下面解釋上述條件下液晶單元的制造過程。
參照圖6，利用機(jī)器人臂選擇裝到第一箱子上的第一基板和裝到第二箱子上與第一基板相匹配的第二基板，并將它們裝到取向處理線上，其中所述機(jī)器人臂能理解裝載機(jī)內(nèi)安設(shè)的第一和第二箱子的信息(未示出)。
為了去除來自第一和第二基板的外來物質(zhì)和顆粒，按照涂覆取向薄膜之前進(jìn)行清潔(20S)的順序進(jìn)行取向過程涂覆取向薄膜(21S)、焙烤取向薄膜(22S)、檢查(23S)、以及摩擦(24S)，下面對它們進(jìn)行簡要說明。
將用于涂覆取向薄膜(21S)的取向液態(tài)滴注到分配器中旋轉(zhuǎn)的涂膠輥和anilox輥之間。取向液體附著并保持在anilox輥表面稱為液體薄膜，然后轉(zhuǎn)移到上面附著了橡膠板的印制輥上。然后，當(dāng)固定到涂覆臺上的第一和第二基板前進(jìn)時，取向液體薄膜就轉(zhuǎn)移并涂覆到第一和第二基板上。
接著，為了蒸發(fā)出第一和第二基板上印制的取向薄膜中的溶劑，實施焙烤過程(22S)，對取向薄膜進(jìn)行檢查(23S)，然后進(jìn)行摩擦(24S)，從而完成取向過程。
在取向過程完成后，按照下面的方式實施間隙過程。
在對已經(jīng)完成了取向過程的第一和第二基板進(jìn)行清潔(25S)后，將第一基板加載到液體分配器上，將第二基板加載到銀(Ag)分配器接著是密封劑分配器上。
此時，在第二基板上為與公共電極的電連接涂覆Ag點(27S)，在每一個單元板區(qū)域的外圍涂覆沒有液晶注入孔的密封劑(28S)。密封劑是光、固性樹脂或熱固性樹脂。
另一方面，將液晶滴注到第一基板的TFT單元基板區(qū)域上(26S)，該區(qū)域與第二基板上濾色單元基板中密封劑的內(nèi)部區(qū)域相對，這將在下面說明。
參照圖7，隨著將基板100加載到液晶分配器500的平臺700上，就將液晶噴射器800設(shè)置在平臺700上方，通過注射器800將液晶110滴注到基板100上。
平臺700中有可調(diào)溫度控制制造700a，用以控制液晶的分配。可調(diào)溫度控制裝置700a優(yōu)選由加熱導(dǎo)線構(gòu)成，它通過電連接加熱，用以控制平臺700的表面溫度。
將液晶110以液滴的形式滴注到基板100上。該情況下，這樣控制可調(diào)溫度控制裝置700a將平臺700的表面溫度控制在約30℃到120℃的范圍，以便確保相鄰液晶滴之間的距離為最小，這將在后面詳細(xì)描述。
參照圖7和8，以固定間距將液晶滴注到位于平臺700的基板100上?？刂破脚_700上的可調(diào)溫度控制裝置700a，使其溫度發(fā)生變化，以便使相鄰液晶滴110之間的距離存在以下關(guān)系d2＝d4＝d6＝d8＞d1＝d3＝d5＝d7，并使距離達(dá)到最小。d1＝d3＝d5＝d7可以為零，這是對現(xiàn)有技術(shù)中在液晶滴邊界處出現(xiàn)污漬進(jìn)行抑制的效果。
也就是說，當(dāng)高粘度液晶從噴射器800滴落到位于平臺700上的基板100上時，由于表面溫度作用，液晶滴以圓形形式分布。
盡管未示出，但在噴射器中插有噴針，其一端與針板的接觸部分接觸，其中當(dāng)噴針上的彈簧使針與針板接觸時，能阻止液晶的排放。
接著，在噴針頂部有一螺線圈裝置。如果向螺線線圈提供電力，其能產(chǎn)生電磁能，這將使噴針向上移動。從外部氣源供應(yīng)氮氣N2，它能向液晶加壓，使液晶滴落。
接著，當(dāng)停止向線圈供應(yīng)電力時，噴針由于彈簧的彈力而回到原始位置。該噴針的上下移動能排出液晶。
然后，參照圖6，在對第一和第二基板進(jìn)行結(jié)合(30S)時，滴落的液晶以圓形形式分配在基板上。該情況下，由于液晶之間不存在堿性，其已經(jīng)在液晶滴注過程中得到充分減小，因此將大大減少排出環(huán)境氣體和結(jié)合基板所需的時間。
按照以下方式進(jìn)行結(jié)合過程。
盡管未示出，但要將第一基板安裝在可在真空腔內(nèi)沿水平方向移動的工作臺上，通過第一吸附器真空吸附第二基板的整個底表面。然后，通過第二吸附器吸附第二基板的整個底表面，關(guān)閉真空腔，開始排氣。讓第二吸附器沿豎直方向向下移動，直至第一和第二存在預(yù)定間隙，使上面安裝了第一基板的工作臺沿水平方向移動，直至第一和第二基板對齊。
然后，使第二吸附器沿豎直方向向下移動，以便利用密封劑將第二基板和第一結(jié)合在一起，向第一和第二基板施壓，以便使滴注的液晶填充到需要的厚度，由此形成了大型板。
從真空腔內(nèi)取出大型板，用紫外線(UV)照射密封劑，使密封劑固化(31S)，從而完成了間隙過程。該情況下，可在卸載結(jié)合后的基板之前實施液晶分配過程，以便使結(jié)合基板中的液晶超密封劑分配。在大氣壓或者真空狀態(tài)下，實施液晶分配過程的時間大約超過10分鐘。
接著，隨著間隙過程結(jié)束，將TFT基板和濾色器基板粘在一起，將它們加載到流水線上以進(jìn)行檢查過程。
檢查過程包括劃線過程，其利用硬度高于玻璃硬度的金剛石筆在玻璃表面上形成切割線；使玻璃斷裂，用于將真空結(jié)合好的基板切割成多塊液晶盒的液晶單元板；以及對液晶單元板的表面進(jìn)行打磨，檢查各塊板，由此完成液晶單元的制造過程。
檢查包括目視檢查，用以檢查液晶的取向狀態(tài)，Auto/Probe(A/P)檢查，用以檢查瑕疵點(defective blots)和電器開關(guān)狀態(tài)。用肉眼或者電荷耦合裝置(CCD)之類的固態(tài)圖象裝置能自動地檢測瑕疵點(defective blots)。
一旦通過前述過程序列完成了液晶單元制造過程，就可實施安裝驅(qū)動器IC或者安裝背景光源等的模塊過程。
盡管前述實施例中通過控制設(shè)有可調(diào)溫度控制裝置的平臺的表面溫度來控制基板上液晶滴之間的距離，但是還可以在取向過程中控制平臺上形成的取向薄膜的性能，用以最大限度地縮小液晶滴之間的距離。
也就是說，參照圖9，作為圖6中取向步驟中涂覆的取向薄膜120，可以使用具有與高表面能的良好潤濕性和良好親水性的取向薄膜，用以使液晶滴110在取向薄膜120的表面上實現(xiàn)良好分配，結(jié)果液晶110與取向薄膜120之間的接觸角θ更小。
接觸角θ是液體在固體表而上處于熱力平衡時形成的夾角。該情況下，由于取向薄膜的高潤濕性和良好的親水性而使液晶滴110傾向于與取向薄膜120的薄膜接觸，因此接觸角θ很小，液晶滴處于與它的接觸狀態(tài)。
因此，通過最大限度地縮小液晶滴110與取向薄膜120之間的表面能，可以最大限度地減小相鄰液晶滴110之間的距離，也就足能將液晶不存在的間隙作得很小。也就是說，取向薄膜能通過形成具有高潤濕性的取向薄膜，從而提供了抑制現(xiàn)有技術(shù)中在液晶滴邊界出出現(xiàn)污漬的效果，其提供了相鄰液晶滴110之間的距離關(guān)系d2＝d4＝d6＝d8＞d1＝d3＝d5＝d7，同時最大限度地縮小了該距離。D1＝d3＝d5＝d7可為零。
正如已經(jīng)說明了的，本發(fā)明的控制液晶分配的裝置和LCD制造方法具有以下優(yōu)點首先，通過采用具有能改變表面溫度的加熱導(dǎo)線的平臺，或者通過在基板上形成具有良好潤濕性和親水性的取向薄膜，可以最大限度地縮小相鄰液晶滴之間的距離，這將致使能將其中不存在液晶的間隙作得足夠小。
第二，通過對環(huán)境進(jìn)行抽真空以消除間隙來縮短壓制和結(jié)合兩塊基板所需的時間可以避免在等候結(jié)合兩塊基板的過程中由于兩塊基板的內(nèi)部和外部之間存在的壓差而引起的密封劑剝落以及液晶泄漏問題。
第三，具有加熱導(dǎo)線的平臺或者具有良好潤濕性親水性的取向薄膜有助于滴落到基板上的粘性液晶的分配，并能縮短處理時間。
第四，抑制在液晶滴邊界處出現(xiàn)污漬(blots)可以改善畫面質(zhì)量。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對本發(fā)明的液晶分配控制裝置和LCD制造方法作出各種改進(jìn)和變化。于是，意圖在于如果對本發(fā)明的修改和變化在所附權(quán)利要求范圍及其等效范圍內(nèi)，本發(fā)明覆蓋了這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種控制液晶分配的裝置，其包括平臺；以及位于平臺中的可調(diào)溫度控制裝置，用以控制液晶分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中可調(diào)溫度控制裝置由加熱導(dǎo)線構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中可調(diào)溫度控制裝置可將溫度控制在約30℃到120℃的變化溫度范圍內(nèi)。
4.一種LCD的制造方法，其包括提供基板；將基板加載到表面溫度可改變的平臺上；以固定間距將液晶滴注到基板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中平臺具有該改變溫度的控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中控制裝置可這樣控制溫度使基板上相鄰液晶滴之間的距離達(dá)到最小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中控制裝置將可變溫度的范圍控制在約30℃到120℃。
8.一種LCD的制造方法，其包括提供基板；在基板上消除高潤濕性的取向薄膜；以及以固定間距將液晶滴注到取向薄膜上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中取向薄膜具有很高的表面能，用以將相鄰液晶滴之間的距離縮到最小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括在形成取向薄膜之前清潔基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括在滴注液晶之前焙烤取向薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括檢查取向薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括對取向薄膜進(jìn)行摩擦。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將基板加載到液晶分配器上，然后將另一塊基板加載到銀(Ag)分配器上，然后再加載到密封劑分配器上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括在該基板和另一基板中的一塊基板上涂覆密封劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中密封劑使一種光固性、熱固性樹脂。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括控制溫度以便控制液晶分配。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將溫度控制在約30℃～120℃的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中控制溫度來最大限度地縮小相鄰液晶滴之間的距離。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括結(jié)合基板和另一基板。
全文摘要
一種控制液晶分配的裝置，包括平臺和平臺中用于控制液晶分配的可調(diào)溫度控制裝置，其中可調(diào)溫度控制裝置由加熱導(dǎo)線構(gòu)成，其能將溫度控制在大約30℃～120℃的范圍內(nèi)，由此可以縮小液晶滴的間隙。
文檔編號B05C9/14GK1444081SQ0215986
公開日2003年9月24日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者金完洙, 權(quán)赫珍, 孫海晙 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社