具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明实施例提供的填充液晶的方法、设备及制备固态液晶粉末的设备进行详细描述。
如图1所示,本发明实施例提供的填充液晶的方法,包括以下步骤:
101、在低于液晶熔点的温度下,将固态的液晶粉末喷涂到一基板上的液晶显示区域。
所述基板可以是但不限于玻璃基板、石英基板或者柔性基板等。由于玻璃基板是现在比较常用的基板类型,因此在后续的实施例描述中,均是以玻璃基板为例对本发明实施例中提供的方案进行展开说明的。
一般情况下,在温度低于-30℃时,液晶材料已经呈现固体状态;不过,针对不同的液晶材料其熔点各有不同,因此在本实施例中,优选地将温度控制在-100℃以下,这样才能保证不管什么材料的液晶都是呈固体的粉末状态;
在将所述液晶粉末喷涂到玻璃基板上的时候需要注意,要尽量避免所述液晶粉末飘散到液晶显示区域以外的部分以免造成液晶的浪费。
102、将所述基板与另一涂覆有封框胶的基板进行贴合,并对贴合后的基板依次进行紫外照射及升温处理,从而使所述封框胶固化以及使所述液晶粉末液化。
其中,对完成贴合后的玻璃基板进行紫外照射,能够使所述封框胶初步固化,由于此时的液晶粉末还是处于固体状态,因此不会出现液晶流动到封框胶区域致使液晶被污染或者封框胶断胶的情况;同时由于所述封框胶已经初步固化,因此在后续进行升温操作时,即使液晶逐渐由固态转变为液态,也不会出现液晶渗透到封框胶区域的情形。
本发明实施例提供的填充液晶的方法,首先在低于液晶熔点温度的环境下,将固态的液晶粉末喷涂到玻璃基板上的液晶显示区域,然后在该玻璃基板与涂覆有封框胶的玻璃基板进行贴合后进行紫外照射,使所述封框胶初步固化,进而再进行升温处理,这样在液晶由固态逐渐转化为液态的过程中,所述封框胶已经固化到一定程度,不会再因受到液晶的挤压而出现封框胶断胶的情况;同时,由于封框胶经过了初步固化,因此也就不会出现未固化的封框胶扩散到液晶区域致使液晶被污染的问题。
由于现有的液晶制作设备中,不存在相应的可以用于喷涂固态液晶的设备,因此本发明实施例还提供了一种液晶填充设备,如图2所示,包括:液晶存储单元21和液晶喷涂单元22;其中,所述液晶存储单元21用于存储固态的液晶粉末;所述液晶喷涂单元22包含有至少一个喷嘴221,用于将所述液晶粉末喷涂到玻璃基板上的液晶显示区域。
本发明实施例提供的液晶填充设备,可以直接利用固态的液晶粉末进行液晶填充,之后再经过一些常规操作使所述液晶粉末液化,这样在进行液晶填充的过程中,就不会出现由于未固化的封框胶受到液晶的挤压而出现封框胶断胶的问题,同时也不会出现由于液态液晶的挤压而致使未固化的封框胶扩散到液晶区域导致液晶被污染的问题。
此外,对于上述方案中提及的固态液晶粉末,可以是直接取用预先保存的液晶粉末,也可以是在进行液晶填充之前根据用量来进行制备。
至于在进行液晶填充之前进行固态液晶粉末制备的过程,可以是先在低于液晶熔点的温度下,使液态液晶固化成液晶块,然后通过现有的研磨设备将所述液晶块研磨成在直径在3μm以下的固态的液晶粉末。为了能够很好地实现上述固态液晶粉末的制备过程,在本发明实施例中提供了一种制备固态液晶粉末的设备,如图10所示,包括:用于存储固态的液晶块的第一料仓60、用于将固态液晶块研磨成液晶粉末的磨机64、以及用于存储液晶粉末的成品仓69;在本实施例中,所述第一料仓60、磨机64和成品仓69内部的温度都要控制在液晶熔点以下,以保证液晶始终处于固态。此外,上述制备固态液晶粉末的设备中,还可以设有用于向所述磨机64定量地输送固态液晶块的定量喂料器61、对固态液晶块进行初步研磨的辊压机62、还有用于对磨机64研磨得到的液晶粉末根据粒径进行分离的选粉机66。
具体地,利用图10所示的设备来完成固态液晶粉末制备的过程,大致如下:
首先将晶体状的液晶块放入第一料仓60内,并通过定量喂料器61来控制原料量,之后将定量的液晶块向下输送至辊压机62处进行初步研磨,然后将初步研磨后的液晶颗粒送至第二料仓63内;之后,再将第二料仓63内的液晶颗粒输送至磨机64内进行二次研磨。经二次研磨后的液晶粉末通过出磨提升机65输送至选粉机66处;由选粉机66选出直径超出3μm的部分液晶粉末,并将这一部分液晶粉末通过粗粉回料输送机67再次送到磨机64中进行再次研磨,同时将直径小于3μm的液晶粉末由成品输送机68送到成品仓69中。重复选粉、输送、研磨等步骤,直至由磨机64进行研磨后得到的液晶粉末直径均在3μm以下,则固态液晶粉末的制备过程即可完成。
需要注意的是,上述过程必须在低于液晶熔点的温度(所述温度至少要低于-30℃,优选地可以将温度控制在-100℃以下)下进行,这样才能保证液晶始终处于固体状态。
进行固态液晶粉末制备的过程,还可以是在低于液晶熔点的温度下,利用高压流体冲击液态的液晶流,直接使液态的液晶凝结成固态的液晶粉末。因此,在本发明实施例中还提供了一种制备固态液晶粉末的设备,结合图3所示,该设备包括固定在一腔体30内侧的液晶管道31和高压流体喷嘴32,所述腔体30内的温度低于液晶熔点;而且,
所述液晶管道31与外部的液态液晶存储装置连通,用于向所述腔体30内灌注液态的液晶;
所述高压流体喷嘴32正对所述液晶管道31的开口,其与一外部的高压流体存储装置相连通,用于向所述液晶管道31中流出的液态液晶喷射高压流体,使所述液态液晶分散成微小液晶球以便凝结成固态的液晶粉末。
本发明实施例提供的制备固态液晶粉末的设备,利用高压流体冲击液态的液晶使其分散成微小液晶球,同时利用液晶在温度低于其熔点的环境下会由液态转化成固态的性质,使所述微小液晶球在低温下迅速凝结成固态的液晶粉末,以满足液晶显示器制作过程中液晶填充工艺的需要。
下面将一具体实施例对本发明实施例提供的制备固态液晶粉末的设备和液晶填充的设备做进一步描述,同时将利用上述设备来制备固态液晶粉末及进行液晶填充的过程进行详述。
结合图3所示,在温度低于液晶熔点(所述温度至少要低于-30℃,优选地可以将温度控制在-100℃以下)的腔体30内,设置有液晶管道31和高压流体喷嘴32,以及可以在腔体30内产生强对流的鼓风装置33和带有过滤器的气阀34;在所述腔体内部的下方由上至下还依次设有可移动的第一挡板35、第二挡板36和收集盒37;此外,在所述液晶管道的外侧还缠绕有加热电阻丝38。
具体地,制备固态液晶粉末的过程如下:
结合图4所示,首先,将腔体30下方的第一挡板35抽出,启动鼓风装置33在腔体30内形成强对流,这里的鼓风装置33可以是多个风扇或者鼓风机;然后,通过液晶管道31将液态液晶40喷入温度低于液晶熔点的腔体30内。由于制备固态液晶粉末的设备中整体温度很低,因此需要在液晶管道31的外侧缠绕加热电阻丝38以保证液晶管道31内的温度保持在-50℃到-20℃之间,从而使液晶管道31内的液晶保持在低粘度的液体状态。
在腔体30的内部还设置有环绕着液晶管道31的开口端的多个高压流体喷嘴32,所述多个高压流体喷嘴32均正对液晶管道31的开口(出液口)。在液晶管道31向腔体30内喷入液态液晶的同时,高压流体喷嘴32向喷入腔体30的液态液晶喷射高压流体,比如压缩气体(可以是但不限于压缩空气、压缩氮气、压缩稀有气体等);利用压缩气体对液态液晶的冲击作用,将液晶管道31喷出的液晶流粉碎成直径在20nm~10μm之间的液晶液滴,而液晶液滴在温度低于液晶熔点的环境中急速冷却,迅速凝固成固态的纳米级的液晶粉末41。由于鼓风装置33的作用,腔体30内存在一强对流场,因此液晶粉末41在强对流的环境中悬浮于腔体30内。由于大量的压缩气体喷入腔体30内,因此腔体30内部的气压会越来越高,此时带有过滤器的气阀34就会在腔体30内部的气压超过安全阈值时进行放气,以保持腔体30内部的气压不会过高,确保安全。
在上述过程中,所述高压流体除了可以有压缩气体来提供之外,还可以是通过液化气体来实现,这里的液化气体包括但不限于液化空气、液化氮气、或者液化稀有气体等;虽然腔体30内的温度在-100℃以下,但仍然是高出液化气体的沸点很多,因此所述液化气体在进入到腔体30后会迅速气化,不会影响到液晶粉末的沉降。
在液晶粉末41的生成量达到需要量时,就可以关闭液晶管道31、高压流体喷嘴32以及鼓风装置33。此时,液晶粉末41在重力作用下向腔体30的底部沉降;在沉降过程中,液晶粉末41会受到腔体30内的气体的阻力,且直径较大的液晶粉末受到的气体阻力较大,但是由于其自身质量也比较大,因此气体阻力对大粒径的液晶粉末运动速率的影响反倒比小粒径的液晶粉末运动速率的影响要小。由于上述原因,在腔体30内会出现如下情况:大粒径的液晶粉末沉降速率较快,小粒径的液晶粉末沉降速率较慢,因此在腔体30的底部就形成了大致按照直径大小分层的液晶粉末堆积,如图5所示。
之后,将第一挡板35插回到腔体30内(见图6),这样在第一挡板35与第二挡板36之间就充满了新生成的液晶粉末中直径最大的一批液晶粉末。
然后,抽出第二挡板36,使隔离在第一挡板35和第二挡板36之间的液晶粉末落入到收集盒37中(见图7),将盛有液晶粉末的收集盒37抽出腔体30,并在低于液晶熔点的温度下保存;其中,收集盒37可以是但不限于由玻璃、金属等材质制作而成,只要制作收集盒37的材料不会同液晶粉末发生粘附或者化学反应即可;同时,将第二挡板36插回到腔体30中而将第一挡板35再次抽出。这样,就完成了一轮液晶粉末收集的过程。
之后,再启动鼓风装置33,利用强对流使剩余的液晶粉末均匀悬浮于腔体30内,重复上述从关闭鼓风装置33至取出液晶粉末收集盒37的过程;如此往复若干次,就能将腔体30内的液晶粉末42按照粒径大小分类分别取出。
将直径在20nm~1μm之间的液晶粉末保留备用,而将其他尺寸的液晶粉末融化后重复上述制备液晶粉末的过程,就能将液态液晶全部转化为直径为20nm~1μm的液晶粉末,完成固态液晶粉末的制备工艺。
在完成了固态液晶粉末的制备之后,可以将新制成的固态液晶粉末进行低温保存,也可以直接用来进行液晶填充工艺。
进一步地,利用本发明实施例中提供的填充液晶的设备进行液晶填充工艺的过程大致如下:
如图8所示,本发明实施例中提供的填充液晶的设备除了包括液晶存储单元21和液晶喷涂单元22之外,还包含有气流控制单元23,用于对外部气流的压力或者流量进行调节;由所述气流调节单元23输出的气流依次经过液晶存储单元21和液晶喷涂单元22,所述气流将存储在液晶存储单元21中的固态液晶粉末携带至液晶喷涂单元22,然后固态液晶粉末经液晶喷涂单元22上的喷嘴221喷涂到玻璃基板上的液晶显示区域。其中,所述气流可以是但不限于氮气(N2)气流或者空气气流;在以下的实施例描述中,均以所述气流是N2气流为例对固态液晶填充的过程进行说明。
结合图8所示,气流调节单元23与外部的N2供应装置相连通,由外部供给的N2首先经过气流调节单元23,由该气流调节单元23对N2气流的压力和流量等参数进行调节,优选地还可以在气流调节单元23上设置气流压力表231和气流流量表232,这样就可以清晰地看到当前N2的压力和流量大小;然后将经过调节后的N2气流输送到液晶存储单元21,在这里由于N2气流的高速运动,可以将液晶存储单元21中存储的固态液晶粉末携带在所述N2气流中,并随着N2气流的前进而进入液晶喷涂单元22,再经过液晶喷涂单元22上的至少一个喷嘴221均匀地喷涂在玻璃基板50上的液晶显示区域内。
上述进行固态液晶喷涂操作的过程,最好是在低于液晶熔点的温度下(所述温度至少要低于-30℃,优选地还可以将温度控制在-100℃以下)进行。如果在实际操作过程中,要使整个液晶喷涂设备完全处于低温环境不太好实现的话,至少需要保证液晶存储单元21内部的温度是低于液晶熔点的,这样才能保证存储的液晶为固态粉末状。
在本实施例中,所述喷嘴221的截面形状可以是圆形,也可以是长条形。如果所述喷嘴221是圆形喷嘴,那么在进行液晶喷涂时,可以在同一个液晶显示区域一行一行(或者一列一列)地进行顺序喷涂,可以是呈“之”字形走向,其具体喷涂过程与现有液态液晶的喷涂过程类似,此处不再赘述。进一步地,为了更好的避免液晶粉末飘散到显示区域以外,可以在喷嘴周围加设隔离罩。
如果所述喷嘴221是长条形喷嘴,则可以对液晶显示区域内同一行(或者同一列)同时进行液晶喷涂。具体地,结合图9所示(图中未示出气流控制部分),在液晶喷涂单元22上可以设有一个或者多个喷嘴;如果是只设有一个喷嘴,则所述液晶喷涂单元需要针对玻璃基板50上的每个液晶显示区域51进行液晶粉末的喷涂,这样工作效率太低,因此优选地在液晶喷涂单元22上设置喷嘴的数量应与玻璃基板50上液晶显示区域51行数或者列数相同;这样,就可以对玻璃基板50上的液晶显示区域51整行或者整列地进行液晶粉末的喷涂,大大提高工作效率。
如果对所述液晶显示区域51整行地进行液晶粉末的喷涂,则所述喷嘴的宽度要比液晶显示区域的长度小0.2mm~2mm,从而在进行液晶粉末喷涂的过程中可以保证喷粉区域距液晶显示区域两侧的边距均为0.1mm~1mm;同样,若是对所述液晶显示区域51整列地进行液晶粉末的喷涂,则所述喷嘴的宽度要比液晶显示区域的宽度小0.2mm~2mm,从而在进行液晶粉末喷涂的过程中可以保证喷粉区域距液晶显示区域两侧的边距均为0.1mm~1mm。
在进行液晶粉末的喷涂时,喷粉时间为从喷嘴移动进入液晶显示区域0.1mm~1mm开始,当喷嘴移动到距液晶显示区域另一边0.1mm~1mm处结束;如此反复为玻璃基板上各行/各列的所有液晶显示区域51喷涂液晶粉末。
在上述过程中,之所以要使喷粉区域的边缘距离液晶显示区域0.1mm~1mm,其一是考虑到液晶粉末在转化成液态之后,其体积会变大;其二是为了防止液晶粉末过多地飘散到非液晶显示区域,造成液晶浪费。
对于喷嘴221为圆形喷嘴的情况,其在喷粉区域上的要求与上述长条形喷嘴的情况大致类似,这里不再赘述。
在完成上述液晶粉末的喷涂过程之后,需要将喷涂有液晶粉末的玻璃基板通过对盒工序与另一片涂覆完封框胶的玻璃基板对盒,并进行紫外线照射以使封框胶初步固化,防止后续升温过程中融化的液态液晶与未固化的封框胶接触并挤压所述未固化的液晶进而产生液晶污染、封框胶断胶等不良。之后,逐渐升温至110℃~130℃后保温1小时,使纳米液晶粉末融化并进一步完全固化封框胶。
利用固态液晶进行填充的过程中,即使有少许的液晶粉末飘散到了封框胶区域,其也会在紫外线固化的过程中被初步固化的封框胶包裹住;在后续升温处理的过程中,即使飘散在封框胶区域的液晶粉末逐步液化,也不至于将封框胶颗粒给挤压到液晶区域,因此可以避免封框胶污染液晶的问题。
之后即可按照与传统LCD制备方法相同的过程完成后续工序,从而完成整个液晶屏的制备。
本发明实施例提供的方案是在低温下,用高压流体冲击液态液晶从而形成纳米级的微小液晶球,而微小液晶球在低温、强对流的腔体环境中迅速凝结成纳米级的固体液晶粉末。不同直径的固体液晶粉末在强对流环境中均匀分散,当腔体内的气体停止流动后,液晶粉末就会按粒径不同分层沉积在腔体底部,通过可伸缩的底板将直径最大的一层粉末分离出来。循环进行“强对流分散-粉末沉积-分离直径最大的粉末”,就可以得到希望获取的粒径的液晶粉末;
之后,在低于液晶熔点的温度下,将纳米级液晶粉末均匀撒在玻璃基板上的液晶显示区域上,然后通过对盒工序与另一片涂覆有封框胶的玻璃基板对盒,并进行紫外线固化、升温处理,从而完成液晶的填充过程。
本发明实施例在快速冷却技术的基础上,提出了一种制备纳米液晶粉末以及采用液晶粉末进行液晶填充的方案。由于粉末状液晶不会在对盒工序中扩散,因此使得小尺寸液晶屏的对盒工艺更加简单和稳定,避免了由于未固化的封框胶污染液晶或者未固化的封框胶受到挤压出现断胶等情况而产生的不良,从而进一步提高了制备精度,节约了设备和资材成本,也进一步提高了液晶显示器的质量和制作效率。
本发明实施例中所涉及的液晶显示器中的基板均是以玻璃基板为例,但是所述基板并不限于这一种情况;对于所述基板为石英基板或者柔性基板等其它材质基板的情况,也应属于本发明的保护范围之内。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。