JP3822177B2

JP3822177B2 - 液晶滴下装置

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Publication number: JP3822177B2
Application number: JP2003069482A
Authority: JP
Inventors: 赫珍權; 海 ▼ジュン▲ 孫; 完洙金
Original assignee: エルジー．フィリップスエルシーデーカンパニー，リミテッド
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004004608A; CN100340909C; US6827240B2; US20030178095A1; CN1447168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶滴下装置に係るもので、詳しくは、ニードル(needle)の上下運動を制御して、基板上に滴下される液晶の滴下量を精密に制御し得る液晶滴下装置に関するものである。
【０００２】
【関連技術】
最近、携帯電話(Mobile Phone）、ＰＤＡ及び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の発展に伴って、それらに適用し得る軽薄短小用の平板表示装置(Flat Panel Display Device)に対する要求が漸次増大しつつある。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)及びＶＦＤ(Vacuum Fluorescent Display)などが活発に研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性及び高画質の具現という理由で、現在は、液晶表示素子（ＬＣＤ）が脚光を浴びている。
【０００３】
ＬＣＤ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って、図９に示したように、下部基板５と、上部基板３と、それら下部基板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(Array)基板であって、図示されてないが、前記下部基板５には複数の画素が形成され、各画素には薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor；以下、TFTと略称す)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(Color Filter；以下、ＣＦと略称す)基板であって、実際カラーを具現するためのカラーフィルタ層が形成されている。又、前記下部基板５及び上部基板３には画素電極及び共通電極が夫々形成されて、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、シーリング材(Sealing material)９により合着されて、それら間に液晶層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、情報を表示するようになっている。
【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(Cell)工程に大別され、以下、このような液晶表示素子の工程に対し、図１０を用いて説明する。
【０００６】
先ず、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(Gate Line)及びデータライン(Date Line)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(Ｓ１０１）。又、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て、該薄膜トランジスタを介して信号が印加されることで、液晶層を駆動する画素電極を形成する。
【０００７】
次いで、上部基板３には、カラーフィルタ工程によりカラーを具現するＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層及び共通電極を形成する(Ｓ１０４）。
【０００８】
次いで、前記上部基板３及び下部基板５に夫々配向膜を塗布した後、それら上部基板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又は表面固定力(即ち、プレチルト角(Pretilt Angel)及び配向方向)を提供するために前記配向膜をラビング(Rubbing)する(Ｓ１０２、Ｓ１０５）。その後、下部基板５に、セルギャップ(Cell Gap)を一定に維持するためのスペーサ(Spacer)を散布し、上部基板３の外郭部にシーリング材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(Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【０００９】
一方、前記下部基板５及び上部基板３は、大面積のガラス基板により構成されている。即ち、大面積のガラス基板に複数のパネル(Panel)領域が形成され、それら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、一つ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及び加工しなければならない(Ｓ１０８）。その後、前記のように加工された各液晶パネルに液晶注入口を通して液晶を注入し、該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ようになっている(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。この時、液晶の注入は圧力差により行われる。図１１は液晶パネルに液晶を注入する装置を示した図で、図示されたように、真空チャンバ(Vacuum Chamber)１０内には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が位置される。又、前記真空チャンバ１０は、真空ポンプと連結されて設定された真空状態を維持している。又、図示されてないが、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て、前記液晶パネル１を容器１２の上部から容器まで移動させて、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浸漬(Dipping)注入方式という）。
【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)ガスを供給してチャンバ１０の真空度を低下させると、前記液晶パネル１の内部圧力と真空チャンバ１０の圧力差により液晶１４が前記注入口１６を通してパネル１に注入され、液晶がパネル１内に完全に充填された後、前記注入口１６を封止材により封止することで、液晶層を形成するようになっている(このような方式を液晶の真空注入方式という）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の液晶注入方式においては、パネル１への液晶注入時間が長くなるという不都合な点があった。一般に、液晶パネルの駆動アレイ基板とカラーフィルタ基板間の間隔は数μm程度と非常に狭いため、単位時間当り、極少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のに８時間程度かかるが、このような長時間の液晶注入によって液晶パネルの製造時間が長くなり、製造効率が低下されるという不都合な点があった。
【００１３】
且つ、従来の液晶注入方式においては、液晶消耗率が高くなるという不都合な点があった。容器１２に充填されている液晶１４中、実際に液晶パネル１に注入される量は極少量である。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されるだけでなく、液晶パネル１と接触して流入される不純物により劣化される。従って、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、注入後に残される高価の液晶１４を廃棄しなければならないため、液晶パネル１の製造費用が増加するという不都合な点があった。
【００１４】
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液晶を直接滴下する液晶滴下装置を提供することを目的とする。
【００１５】
且つ、液晶が排出される排出孔を開放又は閉鎖するニードルに弾性力を加えて、ニードルを下降させるスプリングをニードルと磁性棒に設置して、ニードルに加えられる弾性力を増加させることで、精密に液晶を滴下し得る液晶滴下装置を提供することを目的とする。
【００１６】
且つ、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液晶を直接滴下する液晶滴下装置を提供することを目的とする。
【００１７】
且つ、ニードルの上下部に形成される磁気力によりニードルを上下運動させて、ニードルシートの排出孔を開放又は閉鎖することで、構造が簡単になって、製造費用を節減し得る液晶滴下装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
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の第１実施形態においては、液晶が充填されて、上部にガスが供給されて前記液晶に圧力を加える液晶充填手段と、該液晶充填手段の下部に装着されて、液晶充填手段の液晶が排出される排出孔が形成されたニードルシートと、前記液晶充填手段に上下運動自在に挿入されて、一端部には第１スプリングが設置され、他端部は前記ニードルシートの排出孔と接触して上下運動することで、ニードルシートの排出孔が開放又は閉鎖されるニードルと、該ニードルの上部に装着されて、周囲に設置されたソレノイドコイルに電源が印加されることで磁気力を発生して、前記ニードルを上部に移動させ、第２スプリングが設置されて、電源が切れると共に、前記第２スプリングの弾性力により前記ニードルに力を加える磁性棒と、前記液晶充填手段の下部に装着されて、液晶容器の液晶を少なくとも一つのパネルを含む基板上に滴下するノズルと、を含んで構成されている。
【００１９】
且つ、本発明に係る液晶滴下装置の第２実施形態においては、液晶が充填されて、上部にガスが供給されて前記液晶に圧力を加える液晶充填手段と、該液晶充填手段の下部に装着されて、液晶充填手段の液晶が排出される排出孔が形成されたニードルシートと、前記液晶充填手段に上下運動自在に挿入されて前記排出孔と接触し、上下部に発生する磁気力により上下運動して前記排出孔を開放又は閉鎖するニードルと、該ニードルの上部に装着されて、該ニードルの上部に磁気力を印加してニードルを上部に移動させるソレノイドコイル及び磁性棒と、前記液晶充填手段の下部に装着されて、液晶容器の液晶を少なくとも一つのパネルを含む基板上に滴下するノズル(nozzle)と、を含んで構成されている。
【００２０】
ニードルシートまたはニードルの端部は永久磁性物質により形成されて、ニードルの下部に磁気力を発生し、前記ニードルシートとニードル(または端部)はフッ素樹脂膜が塗布されて、液晶の劣化を防止すると共に、ニードルとニードルシートが破損されることを防止する。
【００２１】
ソレノイドコイルと磁性棒により発生する磁気力は、ニードルまたはニードルシートにより発生する磁気力より大きいため、ソレノイドコイルに電源が印加されて磁性棒に磁気力が発生すると、ニードルが上部に移動し、電源の印加が終了されると、ニードルまたはニードルシートの磁気力によりニードルが迅速に下降し、ニードルシートの排出孔を閉鎖するようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
液晶浸漬方式又は液晶真空注入方式のような従来液晶注入方式の短所を克服するために、近来提案されている方法が液晶滴下方式(Liquid Crystal Dropping Method)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って液晶を注入するものではなく、液晶を基板上に直接滴下(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均一に分布させることで、液晶層を形成するものである。このような液晶滴下方式は、短時間内に基板上に直接液晶を滴下するため、大面積の液晶表示素子の液晶層形成も非常に迅速に進行されるだけでなく、必要量の液晶のみを基板上に直接滴下するため、液晶の消耗を最小化し、液晶表示素子の製造費用を大幅に節減し得るというメリットがある。
【００２３】
図１は、液晶滴下方式の基本的な概念を示した図で、図示されたように、前記液晶滴下方式においては、駆動素子及びカラーフィルタが夫々形成された下部基板１０５と上部基板１０３とを合着する前に、下部基板１０５上に水滴状の液晶１０７を滴下する。該液晶１０７は、カラーフィルタの形成された上部基板１０３上に滴下されることもできる。即ち、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基板の何れでも構わないが、但し、基板の合着時、液晶の滴下された基板は必ず下部に置かれるべきである。
【００２４】
この時、上部基板１０３の外郭領域にはシーリング材１０９が塗布され、前記上部基板１０３及び下部基板１０５に圧力を加えると、それら上部基板１０３と下部基板１０５とが合着されると同時に、前記圧力により液晶１０７の滴が外部に広がり、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。このように、前記液晶滴下方式の最大の特徴は、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、シーリング材１０９によりパネルを合着することである。
【００２５】
このような液晶滴下方式を適用した液晶表示素子の製造方法においては、従来の液晶注入方式による製造方法と次のような点で差がある。従来の一般的な液晶注入方式では、複数のパネルが形成される大面積のガラス基板をパネル単位で分離して液晶を注入したが、液晶滴下方式では、予め基板上に液晶を滴下して液晶層を形成した後、ガラス基板をパネル単位で加工分離することができる。
【００２６】
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においては、図２に示したように、ＴＦＴアレイ工程及びカラーフィルタ工程により上部基板１０３及び下部基板１０５に駆動素子のＴＦＴ及びカラーフィルタ層をそれぞれ形成する(Ｓ２０１、Ｓ２０４）。このとき、前記ＴＦＴアレイ工程及びカラーフィルタ工程は、図１０に示された従来の製造方法と同様であって、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、前記製造方法では液晶滴下方式が適用されるため、従来の製造方法よりも一層広いガラス基板、例えば、１０００×１２００mm２以上の大面積のガラス基板に有効に使用することができる。
【００２７】
次いで、前記TFTの形成された下部基板１０５及びカラーフィルタ層の形成された上部基板１０３に夫々配向膜を塗布し、ラビングを行った後(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リング材１０９を塗布する(Ｓ２０３、Ｓ２０６）。
【００２８】
次いで、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て、シーリング材１０９により前記上部基板１０３と下部基板１０５とを合着すると同時に、圧力の印加により滴下された液晶１０７がパネル全体に均一に広がるようにする（Ｓ２０７）。このような工程により、大面積のガラス基板(下部基板及び上部基板)には液晶層の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及び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ようになる(Ｓ２０８、Ｓ２０９)。
【００２９】
ここで、図２に示された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１０に示された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を比較してみると、液晶の真空注入と液晶滴下との差、及び大面積ガラス基板の加工時期の差以外にも、他の差があることがわかる。即ち、図１０に示された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、該注入口を封止材により封止すべきであるが、液晶滴下方式が適用された製造方法においては、液晶が基板に直接滴下されるため、このような注入口の封止工程が不必要になる。又、図１０には示してないが、液晶注入方式が適用された製造方法では、液晶の注入時に基板が液晶に接触するため、パネルの外部面が液晶により汚染され、該汚染された基板を洗浄するための工程が必要になるが、液晶滴下方式が適用された製造方法では、液晶が基板に直接滴下されるため、パネルが液晶により汚染されず、その結果、洗浄工程が不必要になる。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よりも簡単な工程で行われるため、製造効率及び収率が向上される。
【００３０】
前記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、滴下される液晶の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(cell gap)と密接な関係があるため、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。従って、正確な位置に正確な量の液晶を滴下する装置が必要となり、本発明では、このような液晶滴下装置を提供する。
【００３１】
図３は、本発明に係る液晶滴下装置１２０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した図で、図示されたように、液晶滴下装置１２０は、基板１０５の上部に設置されている。図示されてないが、前記液晶滴下装置１２０の内部には液晶が充填されて基板上に一定量を充填する。
【００３２】
通常、液晶は、水滴状に基板上に滴下される。基板１０５は、設定された速度でｘ、ｙ方向に移動し、液晶滴下装置は、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方向に所定間隔配置される。勿論、液晶滴下時、基板１０５は固定されて、液晶滴下装置１２０がｘ、ｙ方向に移動して液晶を所定間隔滴下することもできるが、この場合、液晶滴下装置１２０の移動によって水滴状の液晶が揺れ、液晶の滴下位置及び滴下量に誤差が発生することがあるため、液晶滴下装置１２０を固定させた状態で基板１０５を移動させることが好ましい。
【００３３】
図４は、本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態を示した図であって、図４Ａは液晶の未滴下時の構造を示した断面図、図４Ｂは液晶滴下時の構造を示した断面図で、図５は図４の分解斜視図である。以下、本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態に対し、図面を用いて説明する。
【００３４】
図示されたように、液晶滴下装置１２０においては、円筒状の液晶容器１２４がケース１２２に収納されている。前記液晶容器１２４は、ポリエチレン(Polyethylene)により形成されて、その内部に液晶１０７が充填され、ケース１２２はステンレス鋼(Stainless Steel)により形成され、その内部に前記液晶容器１２４が収納される。通常、ポリエチレンは成形性に優れているため、所望の形状の容器を容易に形成し得るだけでなく、液晶１０７が充填された時液晶と反応しないため、主に液晶容器１２４として使用される。然し、前記ポリエチレンは強度が弱くて、外部のちょっとした衝撃でも容易に変形されるが、特に、液晶容器１２４としてポリエチレンを使用する場合、容器１２４が変形されると、正確な位置に液晶１０７を滴下することができないため、強度の強いステンレス鋼からなるケース１２２に収納して使用する。前記液晶容器１２４の上部には、外部のガス供給部に連結されたガス供給管(図示せず)が形成されているため、該ガス供給管を介して、外部のガス供給部から窒素のようなガスが供給され、液晶容器１２４の液晶が充填されてない領域にはガスが充填され、液晶が滴下されるように前記液晶に圧力を加えるようになる。
【００３５】
前記液晶容器１２４は、ステンレス鋼のような金属により形成されることもできる。この場合、外部の衝撃により液晶容器１２４が変形されないため、外部のケース１２２が不必要になる。よって、液晶滴下装置１２０の製造費用を節減し得るようになる。このように、液晶容器１２４を金属により形成する場合、充填された液晶１０７が金属と化学的な反応を起こす現象を防止するために、内部にフッ素樹脂膜を塗布することが好ましい。
【００３６】
又、ケース１２２の下端部には開口１２３が形成され、液晶容器１２４が前記ケース１２２に収納されるとき、液晶容器１２４の下端部に形成された突起１３８は前記開口１２３に挿入されて、前記液晶容器１２４がケース１２２に結合されるようにする。また、前記突起１３８は第１結合部１４１と結合される。図示されたように、突起１３８にはナット(nut)が形成され、第１結合部１４１の一側にはボルト(bolt)が形成され、それらナット及びボルトにより突起１３８と第１結合部１４１とが締結される。
【００３７】
前記第１結合部１４１の他端にはナットが形成され、第２結合部１４２の一端にはボルトが形成され、それら第１結合部１４１と第２結合部１４２とが締結される。この時、前記第１結合部１４１と第２結合部１４２間にはニードルシート１４３が位置する。該ニードルシート１４３は、第１結合部１４１のナットに挿入されて、第２結合部１４２のボルトが挿入されて締結される時、前記第１結合部１４１と第２結合部１４２間に結合される。又、ニードルシート１４３には排出孔１４４が形成されて、液晶容器１２４に充填された液晶１０７が結合部１４２を経て、前記排出孔１４４を通して排出される。
【００３８】
又、前記第２結合部１４２にはノズル１４５が結合される。該ノズル１４５は、液晶容器１２４に充填された液晶１０７を少量ずつ滴下させるためのもので、第２結合部１４２の一端に形成されたナットと締結されて、前記ノズル１４５を第２結合部１４２と結合させるボルトを含む支持部１４７と、該支持部１４７から突出されて、少量の液晶を水滴状に基板上に滴下させる排出口１４６と、により構成される。
【００３９】
前記支持部１４７の内部には、ニードルシート１４３の排出孔１４４から延長された排出管が形成され、該排出管が排出口１４６と連結されている。通常、ノズル１４５の排出口１４６は、極小直径に形成されて(微細な液晶の滴下量を調節するために）、前記支持部１４７から突出されている。
【００４０】
又、前記液晶容器１２４にはニードル１３６が挿入されて、その一端部がニードルシート１４３に接触する。特に、該ニードルシート１４３と接触するニードル１３６の端部は円錐状に形成されているため、該当の端部がニードルシート１４３の排出孔１４４に挿入されて、該排出孔１４４を閉鎖するようになる。
【００４１】
又、液晶滴下装置１２０の上部ケース１２６に位置する前記ニードル１３６の他端部には第１スプリング１２８が装着され、前記ニードル１３６と所定間隔xを有して磁性棒１３２が装着されている。該磁性棒１３２には、第２スプリング１３７が設置されている。図示されたように、前記第２スプリング１３７は、上部ケース１２６に固定された収納桶１３５に収納されて、前記磁性棒１３２が前記収納桶１３５に移動自在に挿入され、前記第２スプリング１３７の弾性力が磁性棒１３２に印加される。
【００４２】
該磁性棒１３２は、強磁性物質又は軟磁性物質により形成されて、収納桶１３５の外部には円筒状のソレノイドコイル１３０が設置されている。該ソレノイドコイル１３０は、外部の電源供給手段と接続されて電源が印加されることで、前記磁性棒１３２に磁気力が発生するようになる。外部の電源供給手段からソレノイドコイル１３０に電源が供給されて、磁性棒１３２に磁気力が発生すると、該磁気力により前記ニードル１３６が前記磁性棒１３２に接触され、一方、電源供給が中断されると、ニードル１３６の端部に設置された第１スプリング１２８の弾性により元の位置に復元される。このようなニードル１３６の上下移動によって、ニードルシート１４３に形成された排出孔１４４が開放又は閉鎖される。
【００４３】
前記のようなニードル１３６の上下運動の制御、即ち、排出孔１４４が開放又は閉鎖される時間の制御は、磁性棒１３２に設置された第２スプリング１３７の影響を受ける。ソレノイドコイル１３０に供給された電源により磁性棒１３２に磁気力が発生し、ニードル１３６が上昇して磁性棒１３２に接して上部に力を加えると、前記磁性棒１３２も上昇するようになり、それと同時に、該上昇する磁性棒１３２により前記第２スプリング１３７が圧縮するようになる。ソレノイドコイル１３０に供給されていた電源が切れて、前記磁性棒１３２が磁気力を失うと、圧縮された第２スプリング１３７の弾性力が前記磁性棒１３２に加えられて、磁性棒１３２が前記ニードル１３６を下部に押し出すようになる。
【００４４】
このように、第１スプリング１２８と第２スプリング１３７によりニードル１３６の下降が迅速に行われ、液晶滴下の制御を一層効率的にすることができる。特に、前記第１スプリング１２８と第２スプリング１３７によるニードル１３６の動きは、ニードル１３６と液晶間の摩擦により発生する滴下不良を効果的に防止するが、以下、それに対して詳細に説明する。
【００４５】
通常、液晶は液体に比べて非常に粘度の高い物質である。従って、ニードル１３６が液晶中で動く時、液晶とニードル１３６の表面の摩擦によりニードル１３６の動きが遅延される。液晶の滴下時、このような摩擦によるニードル１３６の動きの遅延をニードルシート１４３の排出孔１４４の開放(open)時間算出のための変数として添加して、正確な開放時間を算出することはできるが、液晶が滴下されるにつれて、液晶容器１２４に充填された液晶の量が減少するため、ニードル１３６の遅延時間が減少し、それと同時に、排出孔１４５の開放時間も減少するようになり、正確な量の液晶滴下が難しくなる。
【００４６】
然し、本発明のように、ニードル１３６の動きを二つのスプリング１２８、１３７で制御する場合、ニードル１３６の下降速度がニードル１３６の表面と液晶間の摩擦を無視できる程度に速くなるため、排出孔１４５の開放時間を常に一定に維持することができ、正確な量の液晶滴下が可能になる。
【００４７】
前記ニードル１３６の端部とニードルシート１４３は、ソルレノーイドコイル１３０に電源が供給又は中断されることで、反復的に接触するようになり、このような反復的な接触によって、ニードル１３６の端部及びニードルシート１４３が持続的な衝撃に露出されて破損される憂いがある。従って、前記ニードル１３６の端部及びニードルシート１４３を衝撃に強い物質、例えば、超硬合金により形成して、衝撃による破損を防止することが好ましい。
図４Ｂに示したように、ニードルシート１４３の排出孔１４４が開放されるにつれて、液晶容器１２４に供給されるガス(即ち、窒素ガス)が液晶に圧力を加えてノズル１４５から液晶１０７の滴下が開始される。この時、該滴下される液晶１０７の量は、前記排出孔１４４の開放時間及び液晶に加えられる圧力によって変化し、前記開放時間は、ニードル１３６と磁性棒１３２との間隔ｘ、ソレノイドコイル１３０により発生する磁性棒１３２の磁気力、及びニードル１３６と磁性棒１３２に設置されたスプリング１２８、１３７の張力によって決定される。磁性棒１３２の磁気力は、該磁性棒１３２の周囲に設置されるソレノイドコイル１３０の巻線数及びソレノイドコイル１３０に印加される電源の大きさによって調整することができ、ニードル１３６と磁性棒１３２との間隔ｘは、該磁性棒１３２の端部に設置された間隙調整部１３４により調整することができる。
【００４８】
前記したように、液晶滴下装置の第１実施形態においては、ニードルに設置された第１スプリングと磁性棒に設置された第２スプリングによりニードルの動きを制御し、よって、精密に液晶を滴下し得る液晶滴下装置を提供する。
【００４９】
図６は、本発明に係る液晶滴下装置の第２実施形態を示した図で、図７は図６の分解斜視図である。
【００５０】
図示されたように、液晶滴下装置の第２実施形態は、図４に示された液晶滴下装置の第１実施形態とはその構造がほとんど類似していて、液晶滴下装置の第２実施形態と第１実施形態との根本的な差は、ニードルを動作させる駆動力にある。即ち、液晶滴下装置の第１実施形態では、ニードルを第１スプリング及び第２スプリングの弾性力により動作させるが、液晶滴下装置の第２実施形態では、磁気力により動作させる。以下、このような液晶滴下装置の第２実施形態の特徴に対して説明する。この時、液晶滴下装置の第１実施形態の構造と同様な構成に対しては、その説明を省略する。
【００５１】
図示されたように、液晶容器２２４とノズル１４５とを結合させる第１結合部２４１と第２結合部２４２間に位置するニードルシート２４３は、永久磁性を帯びる強磁性物質により形成される。前記ニードルシート２４３には排出孔２４４が形成されて、液晶容器２２４に充填された液晶２０７が結合部２４２を経て、前記排出孔２４４を通して排出される。
【００５２】
前記液晶容器２２４に挿入されて、その一端部がニードルシート２４３に接触するニードル２３６は金属により形成されている。従って、前記ニードル２３６は、ニードルシート２４３の永久磁性によりニードルシート２４３の排出孔２４４に常に堅固に挿入(接触)される。この時、ニードルシート２４３全体を磁性物質により形成する必要はない。ニードルシート２４３を磁性物質により形成する理由は、磁気力を形成して、金属により形成されたニードル２３６が排出孔２４４に堅固に接するようにするためであって、ニードルシート２４３全体を磁性物質により形成せずに、排出孔２４４領域のみを磁性物質により形成することもできる。
【００５３】
このような構造の液晶滴下装置２２０においては、外部の電源供給手段(図示せず)からソレノイドコイル２３０に電源が供給されて、磁性棒２３２に磁気力が発生すると、該磁気力によりニードル２３６が前記磁性棒２３２に接するようになり、一方、電源供給が中断されると、ニードルシート２４３の磁気力によりニードル２３６が元の位置(排出孔２４４を閉鎖する位置)に復元される。このようなニードル２３６の上下移動により、ニードルシート２４３に形成された排出孔２４４が開放又は閉鎖され、液晶を滴下するようになる。
【００５４】
ソレノイドコイル２３０に電源を印加して、排出孔２４４を開放又は閉鎖させるためには、前記磁性棒２３２に形成される磁気力(電磁気力)がニードルシート２４３に形成される磁気力より大きくなるべきである。もし、ニードルシート２４３の磁気力が磁性棒２３２に形成される磁気力より大きいと、ソレノイドコイル２３０に電源が印加される場合も前記ニードル２３６が動かなくなり、結局、ニードルシート２４３に形成された排出孔２４４が開放されなくなる。よって、磁性棒２３２に形成される磁気力がニードルシート２４３に形成される磁気力より大きくなるべきで、また、その大きさも臨界の大きさ以上になるべきである。
【００５５】
前記したように、液晶滴下装置の第２実施形態においては、ニードル２３６の上下部に発生する磁気力によりニードル２３６の動きを制御することで、基板に滴下される液晶の滴下量を調節する。この時、ニードル２３６の下部の磁気力は、ニードルシート２４３を磁性物質により形成した時のみに発生するものではない。排出孔２４４に挿入されるニードル２３６の端部を強磁性体により形成して永久磁気力を発生させ、ニードルシート２４３を金属により形成することで、ニードル２３６の動きを制御することもできる。
【００５６】
前記ニードルシート２４３とニードル２３６にはフッ素樹脂膜(teflon layer)が塗布されることもできる。一般に、液晶が金属と接触すると、金属と液晶とが化学的に反応するが、このような化学的反応は液晶を汚染させ、その結果、液晶表示素子を製作した時、該液晶表示素子に不良が発生する重要な原因になる。このような不良は、ニードル２３６が磁性物質により形成された場合にも同様に発生する。よって、金属及び/または磁性物質により形成されたニードル２３６の表面に、耐摩耗性、耐熱性及び耐化学性のような特性を保有するフッ素樹脂膜を塗布することで、液晶の汚染を防止することができる。また、前記したように、フッ素樹脂は耐摩耗性を有しているため、ニードル２３６の端部とニードルシート２４３に浸漬(Dipping)や噴射(Spray)方法によりフッ素樹脂膜を形成することで、ニードル２３６の端部とニードルシート２４３の持続的な衝撃(持続的な接触)による破損を防止することができる。この時、ニードル２３６に塗布されるフッ素樹脂膜は、ニードル２３６の端部、即ち、ニードルシート２４３と接触する端部のみに塗布されたり、全体に塗布されることもできる。
【００５７】
図８は、本発明に係る液晶滴下装置の第３実施形態の構造を示した図で、液晶滴下装置の第３実施形態は、液晶滴下装置の第１実施形態と第２実施形態とが結合された構造である。即ち、図示されたように、上部ケース３２６に固定された収納桶３３５にはスプリング３３７が収納されて、磁性棒３３２に弾性力を印加し、ニードル３３６またはニードルシート３４３は磁性物質により形成されている。従って、外部の電源供給手段からソレノイドコイル３３０に電圧が印加され、磁性棒３３２に磁気力が生成されると、ニードル３３６が上昇して、ニードルシート３４３の排出孔を通して液晶が滴下される。
【００５８】
一方、ソレノイドコイル３３０に印加される電圧が遮断されると、磁性棒３３２に生成された磁気力が消滅されるが、この時、磁性物質により形成されたニードルシート３４３には磁気力が発生し、前記ニードル３３６が元の位置(即ち、ニードルシートと接触する位置)に復元する。又、ニードル３３６の上部にはスプリング３３７が設置されているため、ニードル３３６の復元時、スプリング３３７の弾性力により一層迅速に復元することができる。即ち、ニードルシート３４３の排出孔の開放又は閉鎖時間を精密に制御することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶滴下装置においては、ニードル及び磁性棒にスプリングを設置して、ニードルの動きを精密に制御するため、基板上に滴下される液晶の滴下量を正確に制御することができる。また、本発明においては、二つのスプリングによりニードルの下降を補強することで、ニードルと液晶の摩擦によるニードルの動きの遅延を無視できるようになる。よって、ニードルシートの排出孔を常に所定時間開放することができ、その結果、基板上に常に正確な液晶を滴下し得るという効果がある。
【００６０】
且つ、本発明に係る液晶滴下装置においては、ニードルの下端部またはニードルシートを永久磁性を有する物質により形成し、その上部にはソレノイドコイルにより磁気力を発生する磁性棒を設置し、上下部に発生する磁気力によりニードルの動きを制御することで、基板上に液晶を滴下することができる。よって、構造が簡単になるだけでなく、製造費用を節減し得るようになる。また、本発明においては、ニードルとニードルシートにフッ素樹脂膜を塗布することで、液晶が金属と反応して劣化される現象を防止し得るだけでなく、ニードルとニードルシートの持続的な接触による破損を效果的に防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【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した図である。
【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した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した図である。
【図４Ａ】本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態の構造を示した図で、液晶未滴下時の図である。
【図４Ｂ】本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態の構造を示した図で、液晶滴下時の図である。
【図５】図４Ａ、図４Ｂに示された液晶滴下装置を示した分解斜視図である。
【図６】本発明に係る液晶滴下装置の第２実施形態の構造を示した図である。
【図７】図６に示された液晶滴下装置を示した分解斜視図である。
【図８】本発明に係る液晶滴下装置の第３実施形態の構造を示した図である。
【図９】一般的な液晶表示素子を示した断面図である。
【図１０】従来液晶表示素子の製造方法を示したフローチャートである。
【図１１】従来液晶表示素子の液晶注入を示した図である。
【符号の説明】
１２４、２２４、３２４：液晶容器
１４３、２４３、３４３：ニードルシート
１３６、２３６、３３６：ニードル
１３０、２３０、３３０：ソレノイドコイル
１３２、２３２、３３２：磁性棒
１２８、１３７、３３７：スプリング

Claims

液晶が充填された液晶容器と、
該液晶容器の上部にガスを供給して液晶に圧力を加えるガス供給部と、
該液晶容器の下部に装着されて、液晶容器の液晶が排出される排出孔が形成されたニードルシートと、
第１端部及び第２端部を具備して、液晶容器内に上下方向に運動自在に設置されたニードルと、
該ニードルの第１端部に設置された第１スプリングと、
前記液晶容器の上部に設置されたソレノイドコイルと、
前記ニードルの第１端部の付近に位置して、周囲に設置されたソレノイドコイルに電源が印加されることで磁気力を発生し、前記ニードルを上部に移動させる磁性棒と、
該磁性棒に設置された第２スプリングと、
前記液晶充填手段の下部に装着されて、液晶容器の液晶を基板上に滴下するノズルと、を含んで構成されることを特徴とする液晶滴下装置。
前記液晶容器は、金属により形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。
前記液晶容器は、
液晶が充填される内部液晶容器と、
該内部液晶容器を収納するケースと、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。
前記第２スプリングを収納する収納桶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。
液晶が充填された液晶容器と、
該液晶容器の上部にガスを供給して液晶に圧力を加えるガス供給部と、
該液晶容器の下部に装着されたニードルシートと、
該ニードルシートに形成されて液晶を排出し、第１磁気力を保有する排出孔と、
前記液晶容器に上下運動自在に挿入されて、第１端部及び第２端部を保有して、第２端部から発生する磁気力によって第１端部が排出孔を開放又は閉鎖するニードルと、
該ニードルの第２端部の周囲に装着されて、該ニードルの第２端部に第２磁気力を印加してニードルを上部に移動させるソレノイドコイル及び磁性棒と、
前記液晶容器の下部に装着されて、液晶を基板上に滴下するノズルと、を含んで構成されることを特徴とする液晶滴下装置。
第２磁気力は、第１磁気力より大きいことを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記ニードルの第１端部は、永久磁性物質により形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記ニードルシートは、永久磁性物質により形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記ニードルシートの排出孔の周囲は、永久磁性物質により形成されることを特徴とする請求項８記載の液晶滴下装置。
前記ニードルには、フッ素樹脂膜が塗布されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記ニードルの第２端部には、フッ素樹脂膜が塗布されることを特徴とする請求項１０記載の液晶滴下装置。
前記ニードルシートには、フッ素樹脂膜が塗布されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記液晶容器は、金属により形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
前記液晶容器は、
液晶が充填される内部液晶容器と、
該内部液晶容器が収納されるケースと、から構成されることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
液晶が充填されて、上部にガスが供給されて液晶に圧力を加える液晶容器と、
該液晶容器の下部に装着されて、液晶が排出される排出孔が形成されたニードルシートと、
前記液晶充填手段に上下運動自在に挿入されて、第１端部及び第２端部を具備して、それら第１端部及び第２端部に発生する第１磁気力により第１端部が排出孔を開放または閉鎖するニードルと、
該ニードルの第２端部の上部に装着されたソレノイドコイルと、
該ニードルの上部に装着されて、ソレノイドコイルに電源が印加されることで第２磁気力を発生し、前記ニードルを上部に移動させる磁性棒と、
前記液晶容器の下部に装着されて、液晶を基板上に滴下するノズルと、を含んで構成されることを特徴とする液晶滴下装置。