CN1441292A - 用于分配液晶的装置和用于控制液晶滴落量的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种液晶分配装置和控制液晶滴落数量的方法，用于将液晶滴落到对应于至少一个单元面板面积的基板上。在一部分中，该装置利用液晶分配单元分配液晶，该液晶分配单元包括具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈。通过控制电磁铁线圈或通过控制用来驱动液晶穿过出料孔的气体压力，电学地控制液晶分配单元的分配量。还可以通过自动地补偿电磁铁的电功率和/或气体压力补偿滴落量中的变化和误差。

Description

用于分配液晶的装置和用于控制液晶滴落量的方法
技术领域
本发明涉及一种装置和方法，用于滴落具有控制数量的液晶，并且更具体地，涉及一种用于滴落具有控制数量的液晶，使得准确的和最佳数量的液晶分布到液晶单元面板的基板上。
背景技术
近来，已经开发了例如移动电话、个人数据助理(PDA)和笔记本电脑等多种便携式电子装置，因此，在这种便携式装置中尺寸小、重量轻和效率高地使用平板显示装置的需求已经相应地增加。为了满足这些需求，已经积极地研究了例如液晶显示(LCD)技术、等离子体显示板(PDP)技术、场致发射显示(FED)技术和真空荧光显示(VFD)技术等平板显示装置技术。在这些平板显示装置中，LCD由于当前的大规模生产、高效的驱动配置和优越的图像质量而最突出。
LCD是利用液晶的折射率的各向异性在显示屏上显示信息的装置。如图1中所示，LCD1包括下基板5、上基板3和形成在下基板5与上基板3之间的液晶层7。下基板5是驱动装置阵列基板。多个像素(图中没有示出)形成在下基板5上，例如薄膜晶体管(TFT)等驱动装置形成在每个像素上。上基板3是彩色滤光片基板，并且用于再现天然色的彩色滤光过滤层形成在其上面。另外，像素电极和公用电极分别形成在下基板5和上基板3上。校准层形成在下基板5和上基板3上，使得液晶层7的液晶分子均匀地对齐。
下基板5和上基板3通过密封材料9粘合，液晶层7形成在它们之间。另外，通过形成在下基板5上的驱动装置时的液晶分子再定方位，来控制穿过液晶层发射的光的数量，从而显示信息。
LCD装置的制造步骤可以分成为：用于在下基板5上形成驱动装置的驱动装置阵列基板处理，用于在上基板3上形成彩色滤光片的彩色滤光片基板处理，和液晶盒处理。下面将参照图2描述这些处理。
首先，通过驱动装置阵列处理在下基板上设置多个栅线和数据线，从而定义像素区域，与栅线和数据线都连接的薄膜晶体管形成在每个像素区域上(S101)。同样地，通过驱动装置阵列处理形成像素电极，其与薄膜晶体管连接从而根据通过薄膜晶体管作用的信号驱动液晶层。
与此同时，通过彩色滤光片处理，用于再现彩色的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)彩色滤光片层和公用电极形成在上基板3上(S104)。
另外，校准层分别形成在下基板5和上基板3上。然后，摩擦校准层使得位于下基板5和上基板3之间的液晶层的液晶分子产生表面锚定(也就是说，预倾斜角度和校准方向)(S102和S105)。至此以后，用于保持单元间隙恒定和均匀的隔板分布在下基板5上。然后，密封材料作用到上基板3的外部上，通过压缩将下基板5固定到上基板3上(S103，S106和S107)。
下基板5和上基板3由较大面积的玻璃基板制成。也就是说，大玻璃基板包括多个单元平板面积，例如TFT等驱动装置和彩色滤光片层形成在其上面。为了制造单个的液晶单元面板，组装后的玻璃基板应当切割成单元平板(S108)。至此以后，液晶通过液晶注入开口注入到空的单个液晶单元面板中(S109)。通过密封液晶注入开口完成充满液晶的液晶单元面板，并且检查每个液晶单元面板(S110)。
如上所述，通过液晶注入开口注入液晶。与此同时，通过压力差形成液晶的注入。图3表示用来将液晶注入到液晶面板中的装置。如图3中所示，其中装有液晶的容器12放置在真空腔10中，液晶面板位于容器12的顶部上。真空腔10与真空泵连接从而保持真空状态。另外，液晶面板移动装置(图中没有示出)安装在真空腔10中，将液晶面板从容器12的顶部部分移动到液晶的表面上从而使的液晶面板1的注入开口16与液晶14接触(该处理称为液晶滴落注入处理)。
当通过向真空腔10中导入氮气(N2)解除腔10中的真空使得液晶面板1的注入开口与液晶接触时，由于液晶面板的压力与真空腔压力之间的压力差值，液晶14穿过注入开口注入到面板中。在液晶完全填充到面板1中之后，通过密封材料密封注入开口16从而密封液晶层(该步骤称为液晶真空注入步骤)。
但是，如下所述在液晶滴落注入/真空注入方法中有几个问题。
首先，向面板1中注入液晶所需的时间增加。通常地，位于液晶面板的驱动装置阵列基板与彩色滤光片基板之间的间隙厚度非常窄，是微米数量级的，并且因此每个单元时间中只有非常小数量的液晶注入到液晶面板中。例如，在15英寸的液晶面板15的制造过程中大约花费8小时的时间将液晶完全注入。因此，由于长时间的液晶注入而增加液晶制造过程的时间，从而降低生产效率。
其次，在上面的液晶注入方法中液晶消耗量增加。装在容器12中的液晶中的少量液晶注入到液晶面板1中。但是，当液晶暴露在空气中或特定的气体中时，液晶由于与气体发生反应而受到污染。因此，当装在容器12中的液晶14注入到多个液晶面板1中完成注入之后，剩余的液晶应当丢弃，从而增大液晶面板的制造成本。
发明概述
因此，本发明的目的在于一种用于分配液晶的装置和用于控制液晶滴落量的方法，基本上解决了由于相关技术中的限制和缺点而造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种用于滴落液晶的装置，将液晶直接分配在对应于至少一个液晶单元面板面积的较大面积的玻璃基板上。
本发明的另一个目的在于提供一种用于滴落液晶的装置和用于控制液晶滴落量的方法，能够自动地滴落具有精确控制数量的液晶。
本发明的再一个目的在于提供一种用于补偿一定数量液晶的装置和方法，使得准确的和最佳数量的液晶能够滴落到至少一个液晶单元面板面积的基板上。
将在下面的说明中给出本发明的其他特征和优点，将从下面的说明中更清楚，或者可以从本发明的实践中了解到。通过具体在书面的说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构实现和达到本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点并且与本发明的目的一致，如在这里具体化和广泛描述的，用于将液晶滴落到对应于至少一个单元面板面积的基板上的液晶分配装置包括：分配液晶的液晶分配单元，该液晶分配单元包括具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈；电功率供应单元，为电磁铁线圈提供使得针向高端移动的电功率；气体供应单元，为液晶分配单元提供气体压力，当针位于高端时驱动液晶穿过出料孔；和控制单元，计算要滴落到基板上的液晶量和控制电功率供应单元和气体供应单元，使得计算出的滴落量的液晶分配到基板上。
在另一部分中，利用气体压力将液晶从液晶分配器分配到具有至少一个液晶单元面板面积的基板上的方法，从而从中分配液晶，该液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料开口的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得出料孔打开的磁力的电磁铁线圈；该方法包括以下步骤：输入数据；根据该输入数据计算将要滴落到基板上的液晶的总的滴落量；根据所计算的总的滴落量计算液晶滴落到基板上的滴落位置；根据总的滴落量计算单次的液晶滴落量；根据计算出的单次的滴落量，计算供应给电磁铁线圈的电功率数量和作用到液晶分配器中的液晶上的气体压力；和向电磁铁线圈作用所计算出来的电功率数量和向液晶分配器作用所计算出来的气体压力。
在另一部分中，用于将液晶滴落到基板上的液晶分配装置包括：液晶分配单元，用于分配液晶；测量系统，用于测量从分配单元中分配出来的液晶量；和控制器，接收来自测量系统的具有所测量数量的液晶，该控制器将测量到的液晶数量与待分配液晶的目标数量进行比较，并且如果测量到的数量与目标数量不同则电调整液晶分配单元的至少一个分配参数。
在另一部分中，用于将液晶滴落到对应于至少一个单元面板面积的基板上的液晶分配装置包括：用于分配液晶的液晶分配单元，使得液晶分配单元包括具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈；滴落量测量单元，测量所滴落的液晶的滴落量；补偿量计算单元，将测量到的滴落量与目标滴落量相比较从而计算补偿的数值；和补偿控制单元，根据该补偿数值控制作用到电磁铁线圈上的电功率和气体压力的至少一个。
在另一部分中，将液晶分配到对应于至少一个单元面板面积的基板上的方法包括步骤：利用液晶填充液晶分配单元；在基板上分配第一数量的液晶；实施液晶分配单元的至少一个分配参数的自动补偿；和在基板上分配第二数量的液晶，根据自动补偿确定第二数量的值。
在另一部分中，利用气体压力将液晶从液晶分配器分配的方法，从而从中分配液晶，该液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料开口的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧，和提供使得出料孔打开的磁力的电磁铁线圈；该方法包括以下步骤：设定所要滴落的液晶的滴落量；测量所滴落的液晶量；通过比较设定的滴落量和测量到的滴落量计算补偿数量；和根据所计算的补偿数量，控制作用到电磁铁线圈上的电功率和作用到液晶上的气体压力的至少一个。
将会理解前面给出的概述性的描述和下面示范性地和说明性地给出的详细描述，并且准备给出如权利要求所限定的本发明的更详细的解释。
附图的简要说明
下面的附图用来给出对本发明的进一步理解并且包含在和构成本说明书的一部分，图解式地说明本发明的实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理。其中：
图1是表示通常LCD的剖面图；
图2是表示用于制造LCD的传统方法的流程图；
图3是表示在用于制造LCD的传统方法中的液晶注入的图；
图4是表示利用根据本发明的液晶滴落方法制造的示例性LCD的图；
图5是表示根据液晶滴落方法制造LCD的示例性方法的流程图；
图6是表示液晶滴落方法的基本概念的图；
图7A和7B是分别表示根据本发明的液晶滴落装置处于没有分配液晶的状态和分配液晶的状态的剖面图；
图7C是表示图7A和7B的装置的分解视图；
图8是表示在根据本发明的液晶滴落装置中的主控制单元的结构的方块图；
图9是表示图8中所示的滴落量计算单元的结构的方块图；
图10是表示根据本发明的液晶滴落方法的方块图；
图11是表示执行单次液晶滴落量的补偿的主控制单元的结构的方块图；
图12是表示图11中所示的补偿数量控制单元的结构的方块图；和
图13是表示根据本发明用于补偿液晶滴落量的方法的流程图。
具体实施例
现在将详细说明本发明的优选实施例，在所附附图中给出了它们的例子。
为了解决例如液晶浸蘸方法或液晶真空注入方法等传统液晶注入方法中的问题，近来已经提出了液晶滴落方法。液晶滴落方法是在基板的制造步骤的过程中通过将液晶直接滴落到基板上，和通过挤压基板将所滴落的液晶扩散到整个面板上从而形成液晶层的方法，而不是通过位于面板内侧和外侧之间的压力差将液晶注入到孔单元面板中。根据上述液晶滴落方法，液晶在短时间内直接滴落到基板上，使得较大面积的LCD中的液晶层可以快速地形成。另外，由于液晶如所需要的数量一样多地直接滴落可以使得液晶消耗量最小，并且因此可以降低制造成本。
图4是表示液晶滴落方法的基本概念的图。如图所示，在液晶滴落方法中，在将分别具有驱动装置和彩色过滤器的下基板105和上基板103组装之前，将液晶滴落在下基板105上。或者是，可以将液晶107滴落到上面形成有彩色过滤器的基板103上。也就是说，液晶107可以滴落到TFT(薄膜晶体管)基板上或CF(彩色过滤器)基板上。但是，当组装基板103和105时液晶107所滴落的基板最好应当位于下部分上。
在那时，密封材料109作用到上基板103的顶部上，并且因此，由于上基板103和下基板105压在一起使得上基板103和下基板105附着在一起。与此同时，液晶滴107由于压力而散开，从而在上基板103和下基板105之间形成具有均匀厚度的液晶层。也就是说，利用该液晶滴落方法，在面板101组装之前，液晶107滴落到下基板105上，随后上基板103和下基板105通过密封材料109固定在一起。
图5表示通过采用上面的液晶滴落方法制造LCD的方法。如图所示，分别利用TFT阵列处理和彩色过滤器处理，例如TFT等驱动装置和彩色过滤器层形成在上基板和下基板上(S102和S204)。TFT阵列处理和彩色过滤器处理通常与图2中所示的传统处理中的类似。在具有多个单元面板面积的玻璃基板上进行这些处理。通过将液晶滴落方法应用到LCD的制造中，可以使用比传统的制造方法中的大得多的大面积玻璃基板(即，具有1000×1200m2或更大的面积)。
在分别形成有TFT和彩色过滤器层的下基板和上基板上形成校准层并进行摩擦(S202和S205)。液晶滴落到下基板的液晶单元面板面积上，密封材料作用到位于上基板上的液晶单元面板面积的外部面积上(S203和S206)。
因此，上基板和下基板彼此正对地设置并且压在一起从而利用密封材料彼此固定。通过该挤压，液晶滴在整个面板上均匀地扩散开(S207)。通过该处理，上面形成有液晶层的多个液晶单元面板面积形成在组装后的大玻璃基板(即固定后的下基板和上基板)上。然后，处理组装后的玻璃基板并且切割成多个液晶单元面板(S208)。检查所得到的液晶单元面板，从而完成LCD面板处理(S208和S209)。
下面将描述通过采用图5中所示的液晶分配方法制造LCD的方法与通过采用图2中所示的传统的液晶注入方法制造LCD的方法之间的差别。首先，在液晶的滴落与注入之间有差别以及在较大面积LCD的制造时间中有差别。另外，在图2中的用来制造LCD的注入方法中，通过注入开口注入液晶然后利用密封材料密封该注入开口。但是，利用图5中的制造LCD的滴落方法，液晶直接滴落到基板上从而不需要注入开口的密封处理。另外，在图2的注入方法中，在液晶注入处理的过程中，面板与装在容器中的液晶接触，从而污染了面板的外表面。因此，需要一个面板的净化处理步骤。但是，利用图5中的液晶分配方法，液晶直接滴落到基板上。因此，面板不会受到液晶的污染，不需要净化处理。因此，通过液晶分配方法制造LCD的方法比通过液晶注入方法的更简单，从而提高了效率和收益。
在利用液晶分配方法制造LCD的方法中，应当控制液晶的滴落位置和液晶的滴落量，从而形成具有所需厚度的液晶层。由于液晶层的厚度与液晶面板的单元间隙密切相关，应当仔细地控制液晶的滴落位置和滴落量，从而防止所得到的液晶面板中的缺陷。因此，本发明提供一种将特定数量的液晶滴落在预定位置处的分配装置。
图6表示利用根据本发明的液晶分配装置120将液晶107滴落到基板105(大面积的玻璃基板)上的总的设置。如图所示，液晶分配装置120安装在基板105上面。尽管图6中没有示出，将要滴落到基板105上的液晶107装在液晶分配装置120中。
通常，液晶107以小滴的方式滴落到基板105上。基板105以预定的速度在x和y方向中移动，与此同时液晶分配装置120以预定的时间间隔排出液晶107。因此，滴落到基板105上的液晶107通常彼此之间以预定的间隔沿着x和y方向排列。或者是，基板105固定，与此同时液晶分配装置120在x和y方向中移动以预定的时间间隔滴落液晶107。但是，液晶滴的形状可能由于液晶分配装置120的运动而受到震颤，因此可能在液晶107的滴落位置和滴落量中发生错误。因此，最好是液晶分配装置120固定而基板105运动。
图7A是表示当液晶没有滴落时液晶分配装置的剖面图，图7B是表示当液晶滴落时液晶分配装置的剖面图，和图7C是表示该装置的分解视图。下面将参照附图更详细地描述根据本发明的液晶分配装置120。
如图7A-7C中所示，圆筒状的液晶容器124封装在液晶分配装置120的壳体122中。装有液晶107的液晶容器124可以由聚乙烯制成。另外，壳体122由不锈钢制成，将液晶容器124封装在里面。通常，由于聚乙烯具有优越的塑性，可以很容易地以所需要的形状制成。由于当液晶107装在其中时聚乙烯不会与液晶107发生反应，聚乙烯可以用来作为液晶容器124。但是，聚乙烯的强度较差使得它很容易受到外部冲击或其他应力的扭曲。例如，当采用聚乙烯作为液晶容器124时，容器124可能发生变形使得液晶107不能滴落在准确的位置上。因此，容器124应当封装在由不锈钢或其他具有较高强度的材料制成的壳体122中。与外部气体供应单元152连接的供气管153可以形成在液晶容器124的顶部上。例如氮气等惰性气体通过供气管153从气体供应单元152提供，从而充满不装有液晶的部分。因此，气体压力压缩液晶107使得其分配。
在壳体122的底部上形成开口123。当液晶容器124封装在壳体122中时，形成在液晶容器124的底端部分上的凸起138插入到开口123中，使得液晶容器124与壳体122连接。另外，凸起138与第一连接部分141连接。如图所示，螺帽(即，阴螺纹部分)形成在凸起138上，和螺钉(即，阳螺纹部分)形成在第一连接部分141的一侧上，使得凸起138与第一连接部分141通过螺帽和螺钉相互连接。当然，应当指出在本说明书中和在下面的描述中可能是用其他连接方式或结构。
螺帽形成在第一连接部分141的另一侧上面螺钉形成在第二连接部分142的一侧上，使得第一连接部分141和第二连接部分142相互连接。探针片143位于第一连接部分141与第二连接部分142之间。探针片143插入到第一连接部分141的螺帽中，然后当第二连接部分142的螺钉插入并且拧紧时，探针片143结合在第一连接部分141和第二连接部分142之间。穿过探针片143形成出料孔144，装在液晶容器124中的液晶107穿过第二连接部分142经过出料孔144排出。
喷嘴145与第二连接部分142连接。采用喷嘴145使得装在液晶容器124中的液晶107以小数量的方式滴落。喷嘴145包括在第二连接部分142的一端处与螺帽连接的螺钉的支承部分147，将喷嘴145与第二连接部分142连接，从支承部分147伸出的出料开口146，以小滴的形式将少量的液晶滴落到基板上。
从探针片143的出料孔144伸出的出料管形成在支承部分147中，并且该出料管与出料开口146连接。通常，喷嘴145的出料开口146具有非常小的直径，精确地控制液晶滴落的数量，并且出料开口146从支承部分147伸出。
探针136插入到液晶容器124中，探针136的一端部分与探针片143接触。优选地，与探针片143接触的探针136的末端部分呈圆锥形地形成，插入到探针片143的出料孔144中，从而封闭该出料孔144。
另外，弹簧128安装在位于液晶分配装置120的上壳体126中的探针136的另一端中，将探针136向探针片143偏压。磁铁棒132和间隙控制单元134最好在探针136上面连接。磁铁棒132由例如铁磁材料或软磁铁材料构成，和圆筒形状的电磁铁线圈130安装在磁铁棒132的外侧从而包围它。电磁铁线圈130与电功率供应单元150连接从而为它提供电功率，使得由电功率在磁铁棒132上产生的磁力作用导电磁铁线圈130上。
探针136与磁铁棒132相隔预定的间隔(x)。当来自电功率供应单元150的电功率作用到电磁铁线圈130上在磁铁棒132上产生磁力时，作为所产生的磁力的结果探针136与磁铁棒132接触。当停止电功率供应时，探针136由于弹簧128的弹性而返回到最初的位置。通过探针136在上下方向中的运动，形成在探针片143上的出料孔144打开或关闭。探针136的末端与探针片143根据作用到电磁铁线圈130上的电功率的状态重复地彼此接触。因此，部分探针136和探针片143可能由于重复接触引起的重复冲击而受到损坏。因此，希望最好通过使用抗冲击的材料例如硬质合金形成探针136的末端和探针片143，从而防止由于冲击引起的损坏。同样地，探针136应当由例子中给出的磁性材料制成，从而与磁铁棒132磁性相吸。
如图7B中所示，由于探针片143的出料孔144打开，提供给液晶容器124的气体(氮气)挤压液晶，从而从喷嘴145滴落液晶107。与此同时，液晶107的滴落量取决于出料孔144的打开时间和作用到液晶107上的气体压力。打开时间由探针136与磁铁棒132之间的距离(x)、由电磁铁线圈产生的磁铁棒132上的磁力和安装在探针136上的弹簧128的张力决定。根据安装在磁铁棒132周围的电磁铁线圈130的线圈数或作用到电磁铁线圈130上的电功率的大小能够控制磁铁棒132的磁力。这里，通过安装在磁铁棒132的末端部分上的间隙控制单元134能够控制探针136与磁铁棒132之间的距离x。
可以由操作者设定探针136与磁铁棒132之间的距离x以及弹簧128的张力。也就是说，操作者能够通过操作间隙控制单元134直接设定探针136与磁铁棒132之间的距离x，或者操作者能够通过操作弹簧控制装置(图中没有示出)来改变弹簧128的长度从而设定弹簧128的张力。
与之相反，通过电功率供应单元150的主控制单元160和安装在向液晶容器124供应气体的供气管153上的流量控制阀154，分别控制作用给电磁铁线圈130的电功率数量或作用给液晶容器124的氮气(N2)数量。也就是说，电功率供应的数量和气体的流量不是由操作者的直接操作决定的，而是通过主控单元160的自动控制决定的。根据输入数据计算电功率的供应数量和气体的流量。
如图8中所示，主控单元160包括数据输入单元161，用于输入各种数据，例如待制造的液晶单元面板的大小、包括在基板中的液晶面板面积的数量、液晶面板的单元间隙(即，隔板的高度)和液晶的信息；滴落量计算单元170，用来根据输入的数据计算滴落到基板上的液晶量、液晶滴的数量、单滴液晶的量和液晶的滴落位置，并输出信号；基板驱动单元163，用于根据由滴落量计算单元170计算出的液晶的滴落位置驱动基板；能量控制单元165，在由滴落量计算单元170计算出的单滴液晶的量的基础上，通过控制能量供给单元150为电磁铁线圈130提供电功率；流量控制单元167，在由滴落量计算单元170计算出的单滴液晶的量的基础上，通过控制流量控制阀154向液晶容器124供应来自供气单元154的气体；和输出单元169，用于输出所输入的数据、计算出的滴落量和滴落位置、和液晶滴落的当前状态。
输入单元161利用常见的操作装置例如键盘、鼠标或触摸屏输入数据。由操作者输入例如待制造的液晶单元面板的大小、基板的尺寸和液晶面板的单元间隙等数据。输出单元169向操作者通报各种信息。输出单元169包括例如阴极射线管(CRT)或LCD等显示装置和例如打印机等输出装置。
滴落量计算单元170计算滴落到具有多个液晶单元面板面积的基板上的液晶的总滴落量、每一滴的数量、每个液晶滴的滴落位置和滴落到一个具体液晶单元面板面积上的液晶量。如图9中所示，滴落量计算单元170包括总滴落量计算单元171，在通过输入单元161输入的液晶单元面板的大小和单元间隙的基础上，计算滴落到液晶单元面板面积上的液晶的总数和滴落到具有多个液晶单元面板面积的整个基板上的液晶的总数；滴落时间计算单元175，在由总滴落量计算单元171计算的总滴落数据的基础上，计算液晶的滴落时间；单滴数量计算单元173，计算滴落到基板的特定位置上的单滴液晶量；和滴落位置计算单元177，计算基板上的滴落位置。
总滴落量计算单元171根据单元面板的输入尺寸(d)和单元间隙(t)计算液晶单元面板面积上的滴落量Q(Q＝dxt)，和根据形成在基板上的单元面板面积的数量计算滴落到基板上的液晶的总滴落量。
在输入的总滴落量、单元面板的尺寸、和液晶及基板的特征的基础上，滴落时间计算单元175计算滴落在单元面板面积中的液晶的时间。通常，在滴落方法中，滴落到基板上的液晶由于上基板和下基板附着时产生的压力而在基板上扩散。液晶的扩散取决于例如液晶的粘性等液晶的特征以及液晶所要滴落的基板的结构例如图案的分布。因此，通过这些因素可以确定液晶的扩散面积。因此，通过考虑上述扩散面积确定应当滴落的液晶滴的数量。同样地，根据每个单元面板上的小滴的数量计算整个基板上的液晶滴的数量。
另外，单滴数量计算单元173根据输入的总滴落量计算液晶的单滴滴落量。如图9中所示，最好分别地形成滴落时间计算单元175和单滴数量计算单元173，从而在输入的总滴落量的基础上计算滴落时间和单滴滴落量。但是，滴落时间计算单元175和单滴数量计算单元173彼此密切地相关，并且滴落时间和单滴滴落量互相关联。换句话说，应当根据滴落时间确定单滴滴落量。
通过在滴落量和液晶特征的基础上计算滴落下的液晶的扩散面积，滴落位置计算单元177计算液晶将要滴落的位置。
将上面计算出来的滴落时间、单滴滴落量和滴落位置输入给图8中的基板驱动单元163、能量控制单元165和流量控制单元167。图8中的能量控制单元165在输入数据(例如，滴落时间和单滴滴落量)的基础上计算电功率，和向能量供应单元150输出信号，从而向电磁铁线圈130供给相应的电功率。流量控制单元167在输入数据的基础上计算气体的流量，和通过控制图7A和7B中的流量控制阀154供给相应的氮气(N2)。另外，基板驱动单元163在计算出的滴落位置数据的基础上输出基板驱动信号，从而操作基板驱动电机(图中没有示出)。因此，移动基板将该液晶分配装置对准在基板上的下一个滴落位置上。
另一方面，输出单元169显示由操作者通过输入单元161输入的液晶单元面板的尺寸、单元间隙和液晶的特征信息。输出单元169还显示在输入数据的基础上计算出来的滴落量、单滴滴落量和滴落位置，和例如次数、位置、和液晶所在的位置等当前的滴落状态。因此，操作者可以获知上述信息。
如上所述，在液晶分配装置中，在由操作者输入的数据的基础上计算滴落位置、小滴的数量和液晶的单滴滴落量，并且接下来，液晶自动地滴落到基板上。下面将描述利用上述液晶分配装置的液晶滴落方法。
图10是表示液晶滴落方法的流程图。如图所示，当操作者通过操作键盘、鼠标或触摸屏由输入单元161输入液晶单元面板的尺寸、单元间隙和液晶的特征信息时(S301)，总滴落量计算单元171计算滴落到基板(或每个单元面板面积)上的液晶的总滴落量(S302)。至此以后，滴落时间计算单元175、单滴滴落量计算单元173和滴落位置计算单元177在所计算出的总滴落量的基础上，分别计算液晶的滴落次数、滴落位置和单滴滴落量(S303和S305)。
通过电机使得位于液晶分配装置120下面的基板沿着x和y方向移动。滴落位置计算单元177在输入的总滴落量、液晶的特征信息和基板信息的基础上计算液晶将要滴落的下一个位置。然后滴落位置计算单元通过操作电机移动基板，使得液晶分配装置120位于计算出的滴落位置处(S304)。
如上所述，在液晶分配装置120位于滴落位置的状态中液晶的单滴滴落量的基础上，能量控制单元165和流量控制单元167计算对应于单滴滴落量的出料孔144的打开时间的电功率量和气体流量(S306)。结果，通过控制能量供应单元150和流量控制阀154，将电功率作用给电磁铁线圈130和将氮气(N2)供应给液晶容器124，开始将液晶滴落到计算出来的滴落位置上(S307和S308)。
如上所述，通过作用给电磁铁线圈130的电功率值和作用给液晶容器124的氮气(N2)确定液晶的单滴滴落量，从而压缩液晶。通过改变这两个因素可以控制液晶滴落量。或者是，通过固定一个因素和改变另一个因素控制滴落量。也就是说，通过固定作用到液晶容器124上的氮气(N2)的流量和通过改变作用到电磁铁线圈130上的电功率的值，使得具有计算出的数量的液晶滴落到基板上。另外，通过固定作用到电磁铁线圈130上的电功率的值和通过改变作用到液晶容器124上的氮气(N2)的流量，使得具有计算出的数量的液晶滴落到基板上。
或者是，通过控制弹簧128的张力或通过控制探针136与磁铁棒132之间的距离x，可以确定滴落到基板的滴落位置上的液晶的单滴滴落量。但是，希望预先设定弹簧128的拉伸力或距离x，因此操作者能够通过简单的手动操作控制这两个因素。
当液晶滴落到基板上时，液晶的滴落量非常小例如毫克数量级的。因此，很难准确地滴落如此微小的数量，并且通过各种因素能够很容易地改变这种微小的数量。因此，为了在基板上滴落准确数量的液晶，应当补偿液晶的滴落量。通过包括在图7A的主控单元160中的补偿控制单元能够实现液晶滴落量的补偿。
如图11中所示，示范的补偿控制单元包括滴落量测量单元181，用于测量滴落的液晶量；和补偿量计算单元190，用于将测量到的滴落量与预定的滴落量相对比从而计算液晶的补偿数量。
尽管图中没有示出，用于测量液晶的精确重量的秤安装在液晶分配装置(或液晶分配装置的外部)上，以规则的时间或随机地测量液晶的重量。通常，液晶仅仅重几毫克。因此，很难准确地称量单个液晶滴的重量。因此，在本发明，最好测量预定滴落次数的量，例如10滴、50滴或100滴的液晶量。因此可以确定液晶的单滴滴落量。
如图12中所示，补偿量计算单元190包括滴落量设定单元191，用于将由单滴滴落量计算单元173计算出来的滴落量设定为当前的滴落量；比较单元192，用于将设定的滴落量与由滴落量测量单元181测量到的滴落量进行比较并计算这两个数量之间的差别；压力误差计算单元194，计算与由比较单元192计算出来的滴落量的差值相对应的压力的误差值；和电功率误差计算单元196，计算与在比较单元中计算出来的滴落量的差值相对应的电功率的误差值。
压力误差计算单元194向流量控制单元167输出压力的误差值。然后，流量控制单元167将误差值转换为气体的供应量，向流量控制阀门154输出控制信号，从而增大或减小流入到液晶容器124中的气体流量。
另外，电功率误差计算单元196向能量控制单元165输出电功率的计算出来的误差值。然后，能量控制单元165将输入的误差值转换为电功率值，将增大的或减小的电功率作用到电磁铁线圈130上，从而补偿液晶的滴落量。
图13是表示用于补偿液晶的滴落量的方法的示意图。如图所示，在预定次数的液晶滴落完成之后，利用秤测量液晶的滴落量(S401)。接下来，将测量到的滴落量与设定的滴落量相比较，来判断滴落量中是否有误差(S402和S403)。
如果没有误差值，意味着当前的滴落量与设定的滴落量相同并且进行滴落处理。如果有误差值，压力误差计算单元194计算对应于该误差值的氮气(N2)的压力(S404)。另外，流量控制单元167在对应于误差值的压力的基础上计算作用给液晶容器124的氮气(N2)流量(S405)。然后，在从最初计算的气体量增大或减小到上述计算出来的数值之后，操作流量控制阀154向液晶容器124作用氮气(N2)，从而补偿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误差，电功率误差计算单元196能够计算对应于该误差的电功率值，并且通过控制电功率供应单元150根据与计算出来的值的比较向电磁铁线圈130作用增大的或减小的电功率。因此，具有补偿数量的液晶滴落到基板上(S407，S408和S409)。
可以重复上面所述的补偿处理。例如，只要预定数量的液晶滴落完成时，可以重复该补偿处理，从而始终滴落准确数量的液晶。
在液晶滴落量的补偿处理中，通过手动地一同控制作用给液晶容器124的氮气流量和作用给电磁铁线圈130的电功率，能够补偿液晶的滴落量。但是，可以通过固定一个因素而控制另一个因素补偿液晶的滴落量。另外，希望弹簧128的张力或距离(x)固定在最初的预定值。
如上所述，根据本发明的液晶分配装置，通过输出的单元面板面积的大小、单元间隙和液晶的特征信息，计算液晶滴落在基板上的位置和数量。因此，具有准确数量的液晶始终滴落在准确位置上。同样地，根据本发明，如果液晶的滴落量与设定的滴落量不同，能够自动地补偿误差。因此，可以避免由于液晶滴落量中的误差引起的有缺陷的液晶面板。
如上所述，根据提供液晶分配装置的本发明，在单元面板的大小、单元间隙和液晶的特征信息的基础上，自动地计算滴落到基板上的液晶的滴落量。然后，液晶以预定的数量滴落到基板上。另外，如果测量滴落的液晶量之后在液晶的滴落量中存在误差，补偿该误差值，从而始终保持准确数量的液晶滴落到基板上。根据本发明，在输入数据的基础上自动地计算液晶的滴落位置、滴落次数和滴落量，并且如果测量滴落量之后有误差，自动地补偿该误差。
虽然上述说明已经给出了具有特定结构的液晶分配装置，本发明不限于上述结构，而是可以应用具有自动计算滴落位置、滴落次数和滴落量以及自动补偿功能的所有液晶分配装置。例如，具有2002年4月24日提交的发明名称为“Liquid Crystal Dispensing Apparatus with Nozzle Protecting Device”(AttorneyDocket No.041993-5167)的美国专利申请中的结构，和/或具有2002年4月24日提交的发明名称为“Liquid Crystal Dispensing Apparatus”(Attorney DocketNo.041993-5169)的美国专利申请中的结构，本文中通过引用将其合并。
本领域普通技术人员应当清楚，在没有脱离本发明的精神或范围的情况下，能够对本发明的用于控制液晶滴落量的液晶分配装置和方法中作出多种改进和变化。因此，准备使得本发明覆盖通过所附权利要求和它们的相等物的范围提供的本发明的改进和变形。

Claims (40)

1.一种液晶分配装置，用于将液晶滴落到对应于至少一个单元面板面积的基板上，包括：
分配液晶的液晶分配单元，该液晶分配单元包括：
具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，
在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，
使得针压向低端的弹簧元件，和
提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈；
电功率供应单元，为电磁铁线圈提供使得针向高端移动的电功率；
气体供应单元，为液晶分配单元提供气体压力，当针位于高端时驱动液晶穿过出料孔；和
控制单元，计算滴落到基板上的液晶量和控制电功率供应单元和气体供应单元，使得具有计算出的滴落量的液晶分配到基板上。
2.根据权利要求1的装置，其中控制单元包括：
输入单元，用于输入各种数据；
滴落量计算单元，用来根据输入数据计算滴落到基板上的液晶量和液晶的滴落位置；
至少一个电功率控制单元，根据由滴落量计算单元计算出来的液晶滴落量控制由电功率供应单元提供给电磁铁线圈的电功率，和流量控制单元，根据由滴落量计算单元计算出来的液晶滴落量控制气体压力；和
基板驱动单元，使得基板和液晶分配单元相对于彼此驱动，使得喷嘴位于通过滴落量计算单元计算出来的滴落位置上。
3.根据权利要求2的装置，其中输入数据包括至少液晶面板单元的面积、液晶单元面板的单元间隙，和液晶的特征信息。
4.根据权利要求2的装置，其中控制单元还包括输出单元，用于显示输入的数据、计算出的液晶滴落量和液晶的滴落状态。
5.根据权利要求2的装置，其中滴落量计算单元包括：
总滴落量计算单元，根据输入数据计算滴落到基板上的液晶总量；
滴落位置计算单元，根据由总滴落量计算单元计算出来的将要滴落的液晶总量计算液晶的滴落位置；
滴落次数计算单元，根据由总滴落量计算单元计算出来的总滴落量计算液晶滴的个数；和
单滴滴落量计算单元，根据由总滴落量计算单元计算出来的总滴落量计算液晶的单滴滴落量。
6.根据权利要求1的装置，还包括补偿单元，当测量到的正在滴落的液晶的滴落量与计算出来的主控单元的滴落量不同时，补偿液晶的滴落量。
7.根据权利要求6的装置，其中补偿单元包括：
滴落量测量单元，测量液晶的测量到的滴落量；和
补偿量计算单元，将测量到的滴落量与计算出来的滴落量相比较，计算补偿量，并至少驱动电功率控制单元和流量控制单元之一。
8.根据权利要求7的装置，其中补偿量计算单元包括：
滴落量设定单元，在其中设定在主控单元中计算出来的滴落量；
比较单元，将在滴落量设定单元中设定的滴落量与测量到的滴落量相比较并计算差值；和
补偿计算单元，计算分配参数中的误差值，从而补偿由比较单元计算出来的差值。
9.根据权利要求8的装置，其中补偿计算单元至少包括：
压力误差计算单元，根据在比较单元中计算出来的差值计算作用给液晶分配单元中的液晶的气体压力的误差值，计算对应于该气体压力误差值的气体流量，和输出该流量，使得气体压力得到补偿；和
电功率误差计算单元，在比较单元中计算出来的差值的基础上计算作用给电磁铁线圈的电功率量的误差值，和输出该电功率量的误差值，使得提供给电磁铁线圈的电功率得到补偿。
10.一种利用气体压力将液晶从液晶分配器分配到具有至少一个液晶单元面板面积的基板上的方法，该液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料开口的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得出料孔打开的磁力的电磁铁线圈；该方法包括以下步骤：
输入数据；
根据该输入数据计算将要滴落到基板上的液晶的总的滴落量；
根据所计算的总的滴落量计算液晶滴落到基板上的滴落位置；
根据总的滴落量计算单次的液晶滴落量；
根据计算出的单次的滴落量，计算供应给电磁铁线圈的电功率数量和作用到液晶分配器中的液晶上的气体压力；和
向电磁铁线圈作用所计算出来的电功率数量和向液晶分配器作用所计算出来的气体压力。
11.根据权利要求10的方法，其中输入数据的步骤包括输入液晶单元面板的面积、液晶面板的单元间隙和液晶的特征信息。
12.根据权利要求10的方法，还包括控制弹簧张力的步骤。
13.根据权利要求12的方法，其中控制弹簧张力的步骤包括操作者在液晶滴落的初始阶段设定该张力。
14.根据权利要求10的方法，其中在液晶滴落的初始阶段固定对应于液晶的单滴滴落量的电功率量。
15.根据权利要求10的方法，其中补偿液晶滴落量的步骤包括以下步骤：
测量滴落的液晶的测量量；和
通过将测量到的滴落量与计算出的单滴滴落量相比较计算补偿量；和
根据计算出来的补偿量控制作用给电磁铁线圈的电功率和气体压力中的至少之一。
16.根据权利要求15的方法，其中在液晶滴落的初始阶段固定对应于单滴滴落量的气体压力。
17.根据权利要求15的方法，如果测量到的滴落到基板上的液晶滴落量与计算出来的单滴滴落量不同，还包括补偿液晶的滴落量的步骤。
18.根据权利要求13的方法，还包括显示输入数据、计算出液晶滴落量和液晶的滴落状态的步骤。
19.一种用于将液晶滴落到基板上的液晶分配装置包括：
液晶分配单元，用于分配液晶；
测量系统，用于测量从分配单元中分配出来的液晶量；和
控制器，接收来自测量系统的具有所测量数量的液晶，该控制器将测量到的液晶数量与待分配液晶的目标数量进行比较，并且如果测量到的数量与目标数量不同则电调整液晶分配单元的至少一个分配参数。
20.根据权利要求19的装置，其中液晶分配单元包括：具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧元件，和提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈。
21.根据权利要求20的装置，其中当针位于高端位置时，利用气体压力通过出料口驱动液晶。
22.根据权利要求21的装置，其中控制单元控制气体压力和电磁铁线圈中的至少之一，从而调整液晶分配单元中的至少一个分配参数。
23.一种用于将液晶滴落到对应于至少一个单元面板面积的基板上的液晶分配装置，该装置包括：
用于分配液晶的液晶分配单元，该液晶分配单元包括：
具有通过它将液晶滴落到基板上的出料孔的喷嘴，
在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，
使得针压向低端的弹簧元件，和
提供使得针向高端移动的磁力的电磁铁线圈；
滴落量测量单元，测量所滴落的液晶的滴落量；
补偿量计算单元，将测量到的滴落量与目标滴落量相比较从而计算补偿的数值；和
补偿控制单元，根据该补偿数值控制作用到电磁铁线圈上的电功率和气体压力的至少之一。
24.根据权利要求23的装置，其中补偿控制单元包括至少一个：
电功率控制单元，根据在补偿量计算单元中计算出来的补偿量控制作用给电磁铁线圈的电功率，和
流量控制单元，根据在补偿量计算单元中计算出来的补偿量控制作用给液晶补偿单元中的液晶的气体压力。
25.根据权利要求23的装置，其中滴落量测量单元包括与基板相邻的比重计。
26.根据权利要求23的装置，其中滴落量测量单元通过测量设定个数的小滴的总滴落量来测量该滴落量。
27.根据权利要求23的装置，其中补偿量计算单元包括：
滴落量设定单元，在其中设定目标滴落量；
比较单元，将该滴落量与测量到的滴落量相比较并计算差值；和
电功率误差计算单元，根据在比较单元中计算出来的差值计算作用给电磁铁线圈的电功率量的误差值，和输出误差值，从而控制作用给电磁铁线圈的电功率值量。
28.根据权利要求23的装置，其中补偿量计算单元包括：
滴落量设定单元，在其中设定目标滴落量；
比较单元，将该滴落量与测量到的滴落量相比较并计算差值；和
压力误差计算单元，根据在比较单元中计算出来的差值计算作用给液晶分配单元中的液晶的气体压力的误差值，并输出该误差值，从而控制气体压力。
29.根据权利要求23的装置，其中补偿量计算单元包括：
滴落量设定单元，在其中设定目标滴落量；
比较单元，将该滴落量与测量到的滴落量相比较并计算差值；
压力误差计算单元，根据在比较单元中计算出来的差值计算作用给液晶分配单元中的液晶的气体压力的误差值，并输出该误差值，从而控制气体压力；和
电功率误差计算单元，根据在比较单元中计算出来的差值计算作用给电磁铁线圈的电功率量的误差值，并输出误差值，从而控制作用给电磁铁线圈的电功率量。
30.一种将液晶分配到对应于至少一个单元面板面积的基板上的方法，该方法包括以下步骤：
利用液晶填充液晶分配单元；
在基板上分配第一数量的液晶；
实施液晶分配单元的至少一个分配参数的自动补偿；和
在基板上分配第二数量的液晶，根据自动补偿确定第二数量的值。
31.根据权利要求30的方法，其中进行自动补偿的步骤包括以下步骤：
向与基板基本上相邻的测量系统分配测试数量的液晶；
测量以测试数量分配的液晶的量；
将该测量到的量与目标量相比较；和
自动地调整液晶分配单元中的至少一个分配参数。
32.根据权利要求31的方法，其中液晶分配单元包括至少一个电控制的阀门结构，用于控制液晶的分配；和一个电控制的气体供应源，用于施加气体压力，从而当电控制阀门结构打开时驱动液晶的分配；并且其中自动调整分配参数的步骤包括电学地调整电控阀门结构和电控气体供应中的至少之一的步骤。
33.根据权利要求32的方法，其中电控阀门结构包括具有出料孔的喷嘴，和能够在闭合出料孔的第一位置与打开出料孔的第二位置之间移动的针。
34.一种利用气体压力将液晶从液晶分配器分配的方法，从而从中分配液晶，该液晶分配器包括具有液晶由此滴落的出料开口的喷嘴，在针将出料孔堵住的低端和针与出料孔相分离的高端之间能够移动的针，使得针压向低端的弹簧，和提供使得出料孔打开的磁力的电磁铁线圈；该方法包括以下步骤：
设定所要滴落的液晶的滴落量；
测量所滴落的液晶量；
通过比较设定的滴落量和测量到的滴落量计算补偿数量；和
根据所计算的补偿数量，控制作用到电磁铁线圈上的电功率和作用到液晶上的气体压力的至少之一。
35.根据权利要求34的方法，其中根据液晶单元面板的面积、液晶单元面板的单元间隙和液晶的特征信息，计算液晶的滴落量。
36.根据权利要求34的方法，其中测量滴落的液晶量的步骤包括测量滴落的液晶的重量的步骤。
37.根据权利要求34的方法，其中计算补偿量的步骤包括以下步骤：
通过将设定的滴落量与测量到的滴落量进行比较计算差值；
根据计算出来的滴落量中的差值，计算作用给液晶分配单元中的液晶的气体压力的误差值；和
计算对应于计算出来的误差值的气体流量。
38.根据权利要求34的方法，其中计算补偿量的步骤包括以下步骤：
通过将设定的滴落量与测量到的滴落量进行比较计算差值；
根据该差值，计算作用给电磁铁线圈的电功率的误差值；和
计算对应于计算出来的误差值的电功率。
39.根据权利要求34的方法，其中计算补偿量的步骤包括以下步骤：
通过将设定的滴落量与测量到的滴落量进行比较计算差值；
根据计算出来的滴落量中的差值，计算作用给液晶分配单元中的液晶的气体压力的误差值，从而确定对应于计算出来的气体压力的误差值的气体流量；和
根据该差值，计算作用给电磁铁线圈的电功率的误差值，从而确定对应于计算出来的误差值的电功率。
40.根据权利要求34的方法，进一步包括根据计算出来的补偿数量控制弹簧的拉伸力的步骤。
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