CN102096249B - 一种液晶注入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶注入方法，包括如下步骤，步骤a：为液晶皿注满液晶后，关闭液晶注入机的舱门，进行步骤b，其中，液晶皿安装于液晶注入机的腔体中的底座上，液晶皿上插装有受控于电气控制系统的液晶加热器和用于将其实时采集的液晶温度反馈至电气控制系统，形成闭环控制的液晶温控器；步骤b：排除液晶中的空气，之后打开舱门，进行步骤c；步骤c：将烘烤完的显示面板放置在所述腔体中的支架上，关闭所述舱门，完成为显示面板注入液晶的步骤。本发明所述的液晶注入方法中采用的液晶皿加热结构简单实用，能对液晶温度进行精确监控，在避免液晶中低沸点组分的挥发的前提下最大程度地减少液晶的粘度，减少液晶损耗和产品报废率。
Description
技术领域
本发明涉及一种在制作液晶显示器中应用的向玻璃空盒中注入液晶的方法，本发明涉及的液晶注入方法主要应用于普通低粘度液晶的注入过程，特别是可应用于某些高粘度液晶，以及环境温度较低情况下普通低粘度液晶的注入过程。
背景技术
液晶显示器(LCD)是一类通过控制处于电场中的液晶分子的旋转来达到控制通过液晶层光线的目的，最终在偏光板的协同作用下实现图形显示的电子器件。液晶显示器的结构主要包括两片表面刻有透明电极的玻璃基板、透明电极上层涂覆的配向膜、夹在两层配向膜间的液晶和两片玻璃基板外侧的偏光板。
液晶显示器的显示原理是：玻璃基板在不通电的情况下，配向膜间的液晶分子不旋转，光线可以顺利通过液晶层和偏光板，显示为亮态；当玻璃基板连接到外部电场时，液晶分子在电场作用下发生旋转，光线不能通过液晶层和偏光板，显示为暗态。为玻璃基板施加需要显示图案的区域设计电场，即可通过控制图案区域液晶分子的旋转来得到需要显示的图案。薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)作为有源驱动控制液晶显示器，其结构和显示原理与普通液晶显示器(LCD)相似，也需要利用液晶分子的旋转来控制光线通过偏光板，从而实现图案显示。
不论是普通LCD，还是TFT-LCD，制造过程一般均包括如下步骤：
步骤1：在玻璃基板上制作电极，再在刻有电极的玻璃基板表面涂覆如聚酰亚胺等高分子材料，以形成配向膜；
步骤2：使用棉布或涤纶布等材料对配向膜表面作摩擦处理，得到液晶分子在配向膜上排列所需要的预倾角；
步骤3：将按配向膜面对面贴合好的玻璃基板切割成单片空玻璃盒或多个空玻璃盒并行连接在一起的空玻璃盒长条；
步骤4：往空玻璃盒中注入液晶，并封闭液晶注入口；
步骤5：在玻璃基板外侧贴附偏光板，得到一个液晶显示器。
步骤4的液晶注入工序是制造液晶显示器漫长制程当中非常关键的一个工序，能否将液晶安全、清洁地注入显示面板(即空玻璃盒)中，直接关系到液晶显示器的显示效果及其可靠性。另外，将液晶注入显示面板中的工序耗时较长，缩短液晶注入时间对提升整体制程的生产效率具有意义重大。
目前薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造厂商已经在显示面板成盒阶段使用液晶滴灌(One Drop Fill，简写为ODF技术)技术完成液晶注入，该技术将液晶注入和基板密封整合在一个工序中完成，大大提升了中大尺寸显示面板的液晶注入效率和产品良率。但该技术使用的液晶注入设备价格昂贵，因此普通中小尺寸液晶显示器制造厂商目前依然采用传统的先制作空玻璃盒，再向空玻璃盒内注入液晶的技术。传统液晶注入技术的效率很大程度上受到液晶本身特性的影响，主要是液晶的粘度。常温下灌注低粘度液晶时(一般以40mm2S-1为分界线，低于该值的为低粘度液晶)，由于液晶中溶解的空气较多，消除这些空气需要耗费很长的时间，而且气泡爆炸时易出现将液晶溅射到空玻璃盒的液晶注入口和/或液晶注入机内壁的问题，造成产品报废率高和液晶损耗高的后果，给厂商控制生产成本带来巨大压力。另外，在灌注某些高粘度液晶时，上述问题尤为明显。
目前液晶显示器制造厂商为提升液晶注入效率，均设法对液晶进行加热，这些方法大多是在液晶盘上设置加热器和温控器，热的液晶盘通过热传递对放在其上的液晶皿加热，热的液晶皿再将热量传递给液晶。这些方法一方面是需要通过多次热传递对液晶间接进行加热，因此，将出现加热器的工作温度与液晶实际温度不符，不能精确监控液晶的温度的问题，从而不能最大程度地降低液晶的粘度；另一方面是使用的加热设备结构复杂，对液晶注入机的结构改动较大，资金投入高，设备改造和故障维修时存有诸多不便。
发明内容
本发明的目的是为了解决不能精确监控液晶温度，不能最大限度降低液晶粘度的问题，提供一种通过对液晶皿直接进行加热的液晶注入方法。
本发明采用的技术方案为：一种液晶注入方法，包括如下步骤，
步骤a：为液晶皿注满液晶后，关闭液晶注入机的舱门，进行步骤b，其中，所述液晶皿通过液晶盘安装于液晶注入机的腔体中的底座上，所述液晶皿上插装有受控于液晶注入机的电气控制系统的液晶加热器和用于将其实时采集的液晶温度反馈至电气控制系统，形成闭环控制的液晶温控器；
步骤b：排除液晶中的空气；排尽液晶中的空气后打开舱门，进行步骤c；
步骤c：将烘烤完的显示面板放置在所述腔体中的支架上，关闭所述舱门，完成为显示面板注入液晶的步骤。
优选地，所述液晶皿包括基底，所述基底的中部向上凸设一凸部，所述凸部的顶面向下凹置有用于盛装液晶的盛液槽，所述基底的周边向上凸设有围绕所述凸部的侧壁，使所述凸部与侧壁之间形成用于储存从盛液槽中溢出的液晶的储液凹槽；所述液晶加热器和液晶温控器插装于所述基底和/或凸部中。
优选地，在进行步骤a时，定位治具和放置于其上的显示面板处于在真空烤箱中进行烘烤的过程中，以抽尽定位治具和显示面板的湿气。
优选地，所述真空烤箱中的烘烤温度为30℃～150℃，烘烤时间为30～180分钟，真空烤箱中的真空度为2～10Pa。
优选地，所述定位治具包括一对隔条，分别为左隔条和右隔条，所述左隔条的内侧面上具有沿其长度方向彼此间隔设置的供显示面板的位于其液晶注入口左侧的部分嵌入其中的左侧插槽，所述右隔条的内侧面上具有与左侧插槽一一对应设置的供显示面板的位于其液晶注入口右侧的部分嵌入其中的右侧插槽；一单片的显示面板或多个显示面板并行连接在一起的显示面板长条通过一对隔条的彼此对应的左侧插槽和右侧插槽进行定位；由一对隔条定位的沿其长度方向的每列显示面板与每个液晶皿一一对应配置。
优选地，所述定位治具包括至少二对并行排列设置的隔条，其中，一对隔条的右隔条和与其相邻的另一对隔条的左隔条结合在一起，形成一侧面设置有右侧插槽、另一侧面设置有左侧插槽的中间隔条。
优选地，步骤c中为显示面板注入液晶的步骤具体包括如下步骤：
步骤c1：开启液晶加热器和腔体的腔体加热器，以及开启抽真空装置，对所述腔体抽真空；在液晶和腔体分别达到第二液晶设定温度和第二腔体设定温度，以及，腔体内的真空度达到第二压强时，电气控制系统的升降机构带动支架下降，使显示面板的液晶注入口和与各显示面板相对应的液晶皿中的液晶接触，使液晶通过毛细作用开始进入显示面板中，之后进行步骤c2；
步骤c2：向所述腔体内充入惰性气体，逐渐增大显示面板的内外气压差，使液晶皿中的液晶快速压入与各液晶皿相对应的显示面板中；当所述腔体内的气压等于大气压时，进入步骤c3；
步骤c3：打开所述舱门，继续保持显示面板的液晶注入口和与各显示面板相对应的液晶皿中的液晶接触，直到显示面板内充满液晶。
优选地，所述步骤b具体包括如下步骤：
步骤b1：开启液晶加热器和腔体的腔体加热器，使液晶和腔体分别达到第一液晶设定温度和第一腔体设定温度，以及开启抽真空装置，对所述腔体抽真空；
步骤b2：在加热和抽真空的同时，观察液晶起泡的情况，如果液晶中生成气泡，则进入步骤b3；如果液晶在腔体内的真空度达到第一压强，并在第一压强处保持第一时间的情况下未生成气泡，则关闭液晶加热器和腔体加热器，向腔体中充入惰性气体，破真空至大气压后打开舱门冷却，冷却后进行步骤c；
步骤b3：关闭抽真空装置，并开启充气装置对腔体充气，当气泡消除时，关闭充气装置，并开启抽真空装置对腔体抽真空，进入步骤b2。
优选地，所述第一液晶设定温度和第一腔体设定温度为20℃～80℃；所述第一压强为0～2000Pa。
本发明的有益效果为：
(1)本发明所述的液晶注入方法中采用的液晶皿加热结构简单实用，能对液晶温度进行精确监控，在避免液晶中低沸点组分的挥发的前提下最大程度地减少液晶的粘度，减少液晶在其于较高粘度时所形成气泡爆炸后溅射到液晶注入机内壁和显示面板的液晶注入口处发生的几率，从而减少液晶损耗和产品报废率；
(2)本发明所述的液晶注入方法，抽真空的同时加热烘烤显示面板，可将显示面板内的湿气抽尽，保证最终产品的显示质量；
(3)本发明所述的液晶注入方法中采用的液晶皿，其储液凹槽可储存在液晶注入口与液晶接触时溢流出的液晶，这些液晶经净化处理后可重新使用，大大减少了液晶的损耗；
(4)本发明所述的液晶注入方法，用于盛装显示面板的治具具有独特的肋骨状结构，每个治具每次可装盛50～800片单片或条状显示面板，单位产品的液晶注入时间大大减少。
附图说明
图1示出了包括本发明所述液晶注入方法流程的总流程图；
图2为根据本发明所述液晶注入方法中将烘烤完的显示面板放置在所述腔体中的支架上的状态示意图；
图3为根据本发明所述液晶注入方法中为显示面板注入液晶时的状态示意图；
图4为将显示面板安装于一种结构的定位治具上的结构示意图；
图5为将显示面板安装于另一种结构的定位治具上的结构示意图；
图6为本发明所述液晶注入方法中采用的液晶皿的剖视图；
图7为图4所示液晶皿的俯视图；
图8为针对单片显示面板的液晶注入方法的状态示意图；
图9为针对显示面板长条的液晶注入方法的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的液晶注入方法作进一步说明。
如图1至7所示，一种液晶注入方法，包括如下步骤，
步骤a：为液晶皿4注满液晶6后，关闭液晶注入机的舱门，进行步骤b，其中，所述液晶皿4通过液晶盘5安装于液晶注入机的腔体1中的底座上，所述液晶皿4上插装有受控于液晶注入机的电气控制系统的液晶加热器10和用于将其实时采集的液晶温度反馈至电气控制系统，形成闭环控制的液晶温控器11；在本实施例中，该液晶加热器10和液晶温控器11属于对液晶注入机附加改造的结构，在进行步骤a时，将液晶加热器10和液晶温控器11插入液晶皿4的分别为二者设置的加热器安装槽和温控器安装槽内；
步骤b：排除液晶6中的空气；排尽液晶中的空气后打开舱门，进行步骤c；
步骤c：将烘烤完的显示面板2放置在所述腔体1中的支架9上，关闭所述舱门，完成为显示面板2注入液晶的步骤；其中，该显示面板从烘烤完成到放置于支架9上的时间间隔优选为0～30分钟，本实施例中选择为0～10分钟，正常情况下可在5分钟左右完成相关操作。
如图6和7所示，在本实施例中，该液晶皿4可以包括基底43，所述基底43的中部向上凸设一凸部41，所述凸部41的顶面向下凹置有用于盛装液晶6的盛液槽411，所述基底43的周边向上凸设有围绕所述凸部41的侧壁42，使所述凸部41与侧壁42之间形成用于储存从盛液槽411中溢出的液晶的储液凹槽44；所述加热器安装槽45和温控器安装槽46可以设置于基底43和/或凸部41中。该盛液槽411的纵向截面可以为“U”型。
所述步骤b可具体包括如下步骤：
步骤b1：开启液晶加热器10和腔体1的腔体加热器，使液晶6和腔体1分别达到第一液晶设定温度和第一腔体设定温度，以及开启抽真空装置7，如真空泵，对所述腔体1抽真空；其中，该腔体加热器设置于腔体1的内壁中，同样，该液晶注入机还配置有腔体温控器，该腔体温控器将实时采集的腔体温度反馈至电气控制系统，形成电气控制系统对腔体温控器的闭环控制；该第一液晶设定温度和第一腔体设定温度一般为20℃～80℃，并且优选为20℃～80℃范围内的一恒定值，在本实施例中，该第一液晶设定温度和第一腔体设定温度均设定为60℃；
步骤b2：在加热和抽真空的同时，观察液晶起泡的情况，如果液晶中生成气泡，则进入步骤b3；如果液晶在腔体内的真空度达到第一压强，并在第一压强处保持第一时间的情况下未生成气泡，则关闭液晶加热器和腔体加热器，向腔体中缓慢充入惰性气体，该惰性气体可以为氮气、氩气等，破真空至大气压后打开舱门冷却，冷却后进行步骤c；该第一压强一般为0～2000Pa，本实施例中设定为2Pa；该第一时间一般设定为3分钟即可确定已排尽气泡；
步骤b3：关闭抽真空装置7，并开启充气装置对腔体1充气，当气泡消除时，关闭充气装置，并开启抽真空装置7对腔体1抽真空，进入步骤b2。
步骤c中为显示面板注入液晶的步骤具体可包括如下步骤：
步骤c1：开启液晶加热器20和腔体的腔体加热器，以及开启抽真空装置7，对腔体1抽真空；在液晶6和腔体1分别达到第二液晶设定温度和第二腔体设定温度，以及，腔体1内的真空度达到第二压强时，电气控制系统的升降机构带动支架9下降，使显示面板2的液晶注入口201和与各显示面板相对应的液晶皿4中的液晶6接触(状态如图3所示)，使液晶6通过毛细作用开始进入显示面板2中，之后进行步骤c2；其中，该第二液晶设定温度和第二腔体设定温度一般为20℃～80℃，并且优选为20℃～80℃范围内的一恒定值，在本实施例中，该第二液晶设定温度和第二腔体设定温度均设定为60℃；该第二压强一般为0～2000Pa，在本实施例中设定为2Pa；
步骤c2：为了减轻液晶6对液晶注入口201处配向层的冲刷，向所述腔体1内充入惰性气体，该惰性气体可以为氮气、氩气等，逐渐增大显示面板2的内外气压差，使液晶皿4中的液晶6快速压入与各液晶皿4相对应的显示面板2中，此时，由于显示面板之前被烘烤过，因此，进入显示面板2内部的液晶被带有余热的显示面板2保温，可以继续保持较低的粘度，进而向显示面板2内部快速扩散；当所述腔体1内的气压等于大气压时，进入步骤c3；在本实施例中，选用分段先慢后快地向腔体1内充入惰性气体的方式，一般可以分三段进行。
步骤c3：打开所述舱门，继续保持显示面板的液晶注入口201和与各显示面板相对应的液晶皿4中的液晶6接触，直到显示面板2内充满液晶6。
在显示面板2内充满液晶6后，关闭液晶加热器10和腔体加热器，使显示面板2的温度降至室温后，取出显示面板2并封闭液晶注入口201。
另外，在进行本发明的液晶注入方法时，还需要完成如下的预处理步骤：
首先，将定位治具3、液晶盘5和液晶皿4放入超声波清洗机内加热清洗，清洗剂选择业内通用的液晶清洗剂，清洗时间一般为5～60分钟，优选为10分钟；清洗剂温度一般为25～60℃，优选为40℃；超声波清洗音压值为10～50mv，优选为50mv。
随后，将清洗干净的定位治具3、液晶盘5和液晶皿4转入烤箱中烘烤，优选为恒温烘烤，烘烤时间可为60分钟，烘烤温度可为120℃，烘烤结束后冷却至室温。
随后，完成上述的将定位治具3和放置于其上的显示面板2均放入真空烤箱中烘烤，以抽尽定位治具3和显示面板2的湿气；其中，该真空烤箱中的烘烤温度一般为30℃～150℃，优选为120℃；烘烤时间一般为30～180分钟，优选为60分钟；真空烤箱中的真空度一般为2～10Pa，本实施例中设定为2Pa，另外，烘烤期间烤箱门关闭不开启。
其中，如图4所示，该定位治具可以包括一对隔条，分别为左隔条31和右隔条32，所述左隔条31的内侧面上具有沿其长度方向彼此间隔设置的供显示面板2(若为显示面板长条，在此指位于最左侧的显示面板)的位于其液晶注入口201左侧的部分嵌入其中的左侧插槽311，所述右隔条32的内侧面上具有与左侧插槽311一一对应设置的供显示面板2(若为显示面板长条，在此指位于最右侧的显示面板)的位于其液晶注入口301右侧的部分嵌入其中的右侧插槽321；如图8所示的单片的显示面板或如图9所示的多个显示面板并行连接在一起的显示面板长条，通过一对隔条的彼此对应的左侧插槽和右侧插槽进行定位；另外，如图8和9所示，由一对隔条定位的沿其长度方向的每列显示面板2与每个液晶皿4一一对应配置，即，如图9所示，若一对隔条中插装一列显示面板长条，则是一列显示面板长条中的每列显示面板各与一液晶皿4对应配置。
如图5和8所示，该定位治具3可以包括至少二对并行排列设置的隔条，其中，一对隔条的右隔条和与其相邻的另一对隔条的左隔条结合在一起，形成一侧面设置有右侧插槽、另一侧面设置有左侧插槽的中间隔条33。通过本发明的定位治具3可以盛装高达400片以上的1.77寸显示面板2，这样可以明显提高液晶注入的效率。
在烘烤定位治具3和显示面板2的同时，将洗净的液晶盘5放置于腔体1中的底座上，再将液晶皿4装配至该液晶盘5上，具体的装配方法为：使用一个洗净的已组装好的空定位治具3放至支架9上，将液晶皿4以盛液槽411竖直向上并沿定位治具3长度方向放置于液晶盘5上；然后在水平方向左右移动液晶皿4，使液晶皿4刚好处于定位治具3的相邻两个隔条的中间；再使用一片不锈钢片(该不锈钢片尺寸与待注入液晶的显示面板2的尺寸相同)插入治具3隔条的插槽中，观察并调节液晶皿4在液晶盘5上的位置，使得液晶皿4的盛液槽41正好位于不锈钢片的下边缘的正中间，用螺丝将液晶皿4的两端固定在液晶盘5边缘的凹槽上。
接着，取出调整液晶皿4位置用的空定位治具3和不锈钢片，将液晶加热器10和液晶温控器11插装入液晶皿4中，再使用一次性滴管将液晶6加到液晶皿4的盛液槽411中，液晶6添加量一般为使液晶面成弧形、但不溢到环绕于四周的储液凹槽43中；之后完成上述步骤a。
另外，一般的液晶注入机的腔体分为上、中、下三层，每层都具有上述支架9和底座，即三层结构可同时进行液晶注入。
综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种液晶注入方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤a：为液晶皿注满液晶后，关闭液晶注入机的舱门，进行步骤b，其中，所述液晶皿通过液晶盘安装于液晶注入机的腔体中的底座上，所述液晶皿上插装有受控于液晶注入机的电气控制系统的液晶加热器和用于将其实时采集的液晶温度反馈至电气控制系统，形成闭环控制的液晶温控器；
步骤b：排除液晶中的空气；排尽液晶中的空气后打开舱门，进行步骤c；
步骤c：将烘烤完的显示面板放置在所述腔体中的支架上，关闭所述舱门，完成为显示面板注入液晶的步骤。
2.根据权利要求1所述的液晶注入方法，其特征在于：所述液晶皿包括基底，所述基底的中部向上凸设一凸部，所述凸部的顶面向下凹置有用于盛装液晶的盛液槽，所述基底的周边向上凸设有围绕所述凸部的侧壁，使所述凸部与侧壁之间形成用于储存从盛液槽中溢出的液晶的储液凹槽；所述液晶加热器和液晶温控器插装于所述基底和/或凸部中。
3.根据权利要求2所述的液晶注入方法，其特征在于：所述凸部的顶面高于所述侧壁。
4.根据权利要求1所述的液晶注入方法，其特征在于：在进行步骤a时，定位治具和放置于其上的显示面板处于在真空烤箱中进行烘烤的过程中，以抽尽定位治具和显示面板的湿气。
5.根据权利要求4所述的液晶注入方法，其特征在于：所述真空烤箱中的烘烤温度为30℃～150℃，烘烤时间为30～180分钟，真空烤箱中的真空度为2～10Pa。
6.根据权利要求4所述的液晶注入方法，其特征在于：所述定位治具包括一对隔条，分别为左隔条和右隔条，所述左隔条的内侧面上具有沿其长度方向彼此间隔设置的供显示面板的位于其液晶注入口左侧的部分嵌入其中的左侧插槽，所述右隔条的内侧面上具有与左侧插槽一一对应设置的供显示面板的位于其液晶注入口右侧的部分嵌入其中的右侧插槽；一单片的显示面板或多个显示面板并行连接在一起的显示面板长条通过一对隔条的彼此对应的左侧插槽和右侧插槽进行定位；由一对隔条定位的沿其长度方向的每列显示面板与每个液晶皿一一对应配置。
7.根据权利要求6所述的液晶注入方法，其特征在于：所述定位治具包括至少二对并行排列设置的隔条，其中，一对隔条的右隔条和与其相邻的另一对隔条的左隔条结合在一起，形成一侧面设置有右侧插槽、另一侧面设置有左侧插槽的中间隔条。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液晶注入方法，其特征在于：步骤c中为显示面板注入液晶的步骤具体包括如下步骤，
步骤c1：开启液晶加热器和腔体的腔体加热器，以及开启抽真空装置，对所述腔体抽真空；在液晶和腔体分别达到第二液晶设定温度和第二腔体设定温度，以及，腔体内的真空度达到第二压强时，电气控制系统的升降机构带动支架下降，使显示面板的液晶注入口和与各显示面板相对应的液晶皿中的液晶接触，使液晶通过毛细作用开始进入显示面板中，之后进行步骤c2；
步骤c2：向所述腔体内充入惰性气体，逐渐增大显示面板的内外气压差，使液晶皿中的液晶快速压入与各液晶皿相对应的显示面板中；当所述腔体内的气压等于大气压时，进入步骤c3；
步骤c3：打开所述舱门，继续保持显示面板的液晶注入口和与各显示面板相对应的液晶皿中的液晶接触，直到显示面板内充满液晶。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的液晶注入方法，其特征在于：所述步骤b具体包括如下步骤，
步骤b1：开启液晶加热器和腔体的腔体加热器，使液晶和腔体分别达到第一液晶设定温度和第一腔体设定温度，以及开启抽真空装置，对所述腔体抽真空；
步骤b2：在加热和抽真空的同时，观察液晶起泡的情况，如果液晶中生成气泡，则进入步骤b3；如果液晶在腔体内的真空度达到第一压强，并在第一压强处保持第一时间的情况下未生成气泡，则关闭液晶加热器和腔体加热器，向腔体中充入惰性气体，破真空至大气压后打开舱门冷却，冷却后进行步骤c；
步骤b3：关闭抽真空装置，并开启充气装置对腔体充气，当气泡消除时，关闭充气装置，并开启抽真空装置对腔体抽真空，进入步骤b2。
10.根据权利要求9所述的液晶注入方法，其特征在于：所述第一液晶设定温度和第一腔体设定温度为20℃～80℃；所述第一压强为0～2000Pa。
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