CN1316306C - 制造液晶显示装置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造液晶显示装置的方法和设备。所述方法包括的步骤有：在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和第二基板；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的密封材料涂覆单元，以便在第一基板通过密封材料涂覆单元时，其上不形成密封材料，而在第二基板上涂覆密封材料；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的液晶分配单元，以将液晶滴加到第一和第二基板中一个基板的象素区上，而当第一和第二基板中的另一个通过液晶分配单元时，在其上不滴加液晶；将第一基板和第二基板组装到一起形成至少一个液晶显示装置的液晶板。

Description

制造液晶显示装置的方法和设备
本申请要求2002年2月25日在韩国申请的第P2002-9961号韩国申请的权益，所述韩国申请在本申请中以引用的方式加以结合。
发明领域
本发明涉及一种制造液晶显示装置的方法和设备，更确切地说，涉及一种用液晶滴加法制造液晶显示装置的方法和设备。
背景技术
随着信息化社会的迅速发展，对具有诸如好的图象质量、重量轻、厚度薄和低能耗等特性的信息显示装置的需求也相应增加。为了满足这种需要，在各种平面显示装置技术方面进行了大量研究，这些技术包括例如液晶显示装置(LCD)技术，等离子显示屏(PDP)技术，电致发光显示(ELD)技术，真空荧光显示(VFD)技术等。这些显示装置技术中的某一些已经应用到信息显示装置等各个领域。
在上述各种平板显示装置中，LCD是当前应用最广泛的，这是因为它的性能能够满足以所述要求。事实上，在笔记本PC电脑等便携式装置中，LCD技术已经代替了阴极射线管(CRT)技术。此外，即使是在PC监视器和TV监视器等台式显示器中，LCD技术也已得到了发展和使用。
液晶盒包括两个相对的基板(substrate)和填充在基板之间的液晶材料。液晶是具有液态和固态之间的中间特性的材料相，例如其既具有液体的流动性又具有固体的长程有序性。处于液态和固态之间的中间状态的液晶材料由于它的长程取向有序性以及机械流动性而具有光学各向异性。需要通过很多工序来制造LCD，这些工序例如包括矩阵制作工序、滤色片制作工序、液晶盒制作工序、和组件安装工序等。
矩阵制作工序是反复进行沉积、光刻、和刻蚀以在第一基板(TFT基板)上形成薄膜晶体管(TFT)的工序。滤色片制作工序是在具有黑底的第二基板(CF基板)上形成染色或着色的红、绿和蓝滤色片(CF)之后，形成公用电极的ITO(氧化铟锡)膜的工序。
液晶盒制作工序是把分别通过矩阵制作工序和滤色片制作工序制好的TFT基板和CF基板组装到一起的工序。通常，用固定的和彼此之间有小间隙的第一基板及第二基板制成空液晶盒。然后，通过两基板之间的间隙周边的开口灌入液晶从而形成液晶板。组件安装工序是把处理输入和输出信号的驱动电路部分组装到一起，并把液晶板连接到信号处理器和组装一些框架，从而形成液晶组件的工序。
下面将说明在液晶盒制作工序的步骤中把液晶灌注到液晶盒内的步骤。
在液晶灌注步骤中，将液晶装在置于腔室内的容器中。所述腔室保持在真空状态下以便除去溶入液晶材料中或包含在容器内部的湿气和空气。在使腔室保持真空状态的同时，把空液晶盒的液晶灌注口浸入容器中，使之与液晶材料相接触。然后，向腔室充气，使腔室从高真空状态变成低真空状态，进而成为大气压状态。因此，通过液晶盒中的压力和腔室中的压力之间的压力差使液晶材料通过液晶灌注口灌入空液晶盒内。
然而，上述液晶灌注方法由于需要用很长的时间来灌注液晶，所以生产率很低。也就是说，在将液晶材料灌注到液晶盒中之前，必需将大的组装板切割成单元板，并必须将单元板的一部分浸到容器中，而且必须要将腔室保持在真空状态同时使液晶灌注口与液晶材料接触。此外，对于大尺寸的LCD来说，如果灌入液晶盒中的液晶不能达到完美的程度，就可能会出现某些缺陷。
考虑到这些因素，而开发了液晶滴加法，在该方法中，将定量的液晶滴到TFT基板上相应区域内的TFT基板内表面上，所述相应区域处于围绕CF基板(或者TFT基板)形成的主密封区内。然后，在真空室内将TFT基板和CF基板组装成大液晶板。下面将说明用液晶滴加法制作液晶盒的工序。
参照图1，执行取向步骤(1S)，在该步骤中，将取向材料涂覆在TFT基板和CF基板上，并对具有待取向液晶材料分子的两个基板进行机械摩擦。然后，对TFT基板和滤色片基板进行清洗(2S)。
TFT基板上具有多条沿一个方向以固定间隔延伸的栅极线，和多条沿垂直于栅极线的方向以固定间隔延伸的数据线。在由栅极线和数据线形成的矩阵象素区内形成多个薄膜晶体管和象素电极。CF板上包括黑底层、滤色片和共用电极。在此，黑底层用于遮挡除象素区之外各部分产生的光漏。
然后，把经清洗的CF基板放到密封剂分配器的平台上，并将密封材料涂覆到基板的周边上(3S)。密封材料可以是光敏树脂，或热固树脂。这时，不需要设置用液晶灌注液晶盒的灌注口或密封结构。
同时，把经清洗的TFT基板放到银(Ag)分配器的平台上，并将膏状银材料点(即，分配)到TFT基板的共用供电线上(5S)。然后，把TFT基板转移到LC分配器处，并将液晶材料滴(即，分配)到每个单元板区域的有源矩阵区上。按下述方式执行液晶滴注工序。
将液晶材料灌注到LC注射器之后，在装配LC注射器并将其置于生产线上之前，在真空状态下除去溶入液晶材料中的湿气和空气(7S)。然后，装好液晶注射器并将其固定(8S)和安装到液晶分配器上(9S)。当将TFT基板放到液晶分配器的平台上时，用液晶注射器通过将固定量的液晶材料以预定间距点到TFT基板上涂有密封材料的区域(即，象素区)内来滴加液晶材料。
将TFT基板和CF基板放到真空装配室中之后，开始组装TFT基板和CF基板，从而使滴加的液晶均匀分散在整个单元板区域上(10S)。然后，使密封材料固化(10S)。将组装好的TFT基板和滤色片基板，即，大的面板切割成单个单元板(11S)。将每个单元板放到台面上并进行检测，由此完成LCD单元板的制造。
然而，上述用液晶滴加法制造液晶显示器的方法存在以下问题。在上述液晶盒制作过程中，在取向步骤和清洗步骤之后，且在真空组装和固化步骤之前，需用两条独立的和并行的生产线执行在TFT基板上形成银点的步骤，和分配液晶材料的步骤，以及在CF基板上涂覆密封材料的步骤(10S)。也就是说，用两条生产线，使TFT基板和CF基板在并行的生产线上分别经过取向步骤(1S)，清洗步骤(2S)，密封剂涂覆步骤(3S)，点银步骤(5S)，和液晶滴加步骤(6S)。使用两条生产线将导致不能有效利用空间，两套昂贵的设备会使成本很高，而且由于两条生产线之间作业次数不同(即，生产线不均衡)，所以将使效率降低。此外，由于另一条生产线出现故障而使一条生产线处于不工作的状态时将明显降低生产率。
发明内容
因此，本发明涉及制造液晶显示器的方法和设备，所述方法和设备基本上克服了因已有技术的限制和缺点而导致的上述一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种用于制造液晶显示器的方法和设备，其具有最大的空间利用率，并且能提高生产率。
下面将描述本发明的其它特征和优点，这些特征和优点中的一部分将能从描述中明显得出，或是通过本发明的实践而得到。通过说明书文字部分和权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
按照本发明的目的，为了实现这些和其它优点，作为概括性的和广义的描述，本发明所述用于制造液晶显示装置的方法包括的步骤有：在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和第二基板；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的密封材料涂覆单元，其中在第二基板上涂覆密封材料，而第一基板在其上不形成密封材料的情况下通过密封材料涂覆单元；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的液晶分配单元，将液晶滴加到第一和第二基板其中之一基板的象素区上，而使第一和第二基板中的另一基板在其上不滴加液晶情况下通过液晶分配单元，；将第一基板和第二基板组装到一起形成至少一个液晶显示装置的液晶板。
另一方面，本发明所述用于制造由第一和第二基板构成的液晶显示装置的设备包括：在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和一个第二基板的装置；密封剂涂覆单元，该单元设置成按序接纳第一和第二基板，且在第二基板上形成密封材料，而使第一基板在其上没有形成密封材料的情况下通过该涂覆单元；液晶分配单元，该单元与密封剂涂覆单元相接以便按序接纳第一和第二基板，液晶分配单元将液晶滴加到第一和第二基板其中之一的基板上，而使第一和第二基板中的另一基板在没有滴加液晶的情况下通过该液晶分配单元；和在密封剂单元及液晶分配单元后面有效设置的装配器，该装配器接纳第一和第二基板并将第一和第二基板装配到一起以形成液晶显示装置的液晶板。
另一方面，所述用于制造液晶显示装置的设备包括：在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和第二基板的装置；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的密封材料涂覆单元的装置，其中在第二基板上涂覆密封材料，而使第一基板在其上不形成密封材料情况下通过密封材料涂覆单元；使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的液晶分配单元的装置，其中将液晶滴加到第一和第二基板其中之一基板的象素区上，而使第一和第二基板中的另一基板在其上不滴加液晶的情况下通过所述的液晶分配单元；将第一基板和第二基板组装到一起形成至少一个液晶显示装置的液晶板的装置。
很显然，上面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，这些描述意在进一步解释本申请权利要求所要保护的发明。
附图说明
本申请所包含的附图有助于对本发明的进一步理解，这些附图与本申请相结合并构成本申请的一部分，所述附图示出了本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。在附图中：
图1是表示使用已有技术的液晶滴加法制造液晶显示装置的方法步骤的流程图；
图2-4中的每一个都是表示按照本发明所述示例性实施例制造液晶显示装置的方法步骤的流程图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例进行详细说明，这些实施例的实例示于附图中。
图2-4表示的是分别展示本发明第一、第二和第三实施例所述制造液晶显示装置的方法步骤的流程图。
参照图2，提供第一和第二基板。第一基板(以下称作“TFT基板”)包括在基板上形成的多条沿一个方向以固定间隔延伸的栅极线，多条沿垂直于栅极线的方向以固定间隔延伸的数据线，多个薄膜晶体管，和位于由栅极线及数据线确定的矩阵象素区内的象素电极。第二基板(以下称作“滤色片基板”)包括黑底层、滤色层和公用电极，所述黑底层用于遮挡入射到除象素区之外的各部分上的光。
TFT基板和滤色片基板交替设置在具有单线结构的生产线上以便进行液晶盒制作工序。执行上述该工序的工艺设备可以认为是TFT基板设备，滤色片基板设备，或该两个设备的全部。根据基板上的信息，优选将各个基板自动提供到相应设备中并由所述设备进行处理。
下面将详细说明液晶盒制作工序。
对TFT基板和滤色片基板进行取向步骤。取向步骤按照如下步骤进行即在涂覆取向膜前进行清洗(20S)、涂刷取向膜(21S)、烘烤取向膜(22S)、检查取向膜(23S)和摩擦(24S)。
将经过取向步骤的TFT基板和滤色片基板进行清洗(25S)，在滤色片基板上涂覆密封材料，此时的滤色片基板上不设置用于注入液晶的孔结构，以便在后面的工序中将滤色片基板与TFT基板在象素区的周边上组装到一起，组装后的基板在TFT基板和滤色片基板之间留有固定间隙(26S)。相反，TFT基板经过密封材料涂覆步骤(26S)时没有涂覆密封材料而是转入下一步骤。在TFT基板上以点的形式涂覆银，使得TFT基板与滤色片基板上的共用电极电连接(27S)。然而，滤色片基板经过涂银的步骤(27S)时没有涂覆银而是转入下一步骤。
接着，在与涂覆到滤色片基板上的密封材料内侧区域对应的区域内，执行将液晶滴加到TFT基板上的步骤(28S)。在此，滤色片基板经过液晶滴加步骤(28S)时，其上并不滴加液晶，而是转入下一步骤。
当然，应当认识到，本发明并不限于这种设置。例如，既可以在TFT基板上也可以在滤色片基板上涂覆密封材料和滴加液晶材料。在制作IPS(共面开关)模式的LCD时可以省略银点涂覆步骤，在所述IPS模式的LCD中，象素电极和共用电极形成在一块TFT基板上。
然后，把TFT基板和滤色片基板放到真空室中，并组装成大型板(即，由多个LCD单元板构成的板)，进而使滴加的液晶均匀分散在板上，然后将密材料固化(29S)。
把由其间带有液晶的TFT基板和滤色片基板构成的大型板切割成多个单元板(30S)。将每一个单元板放到检测平台上进行最后的检验(31S)，到此便完成了LCD装置的制造。
图3和4分别表示的是展现本发明第二和第三实施例所述制造液晶显示装置的方法步骤的流程图，从密封材料涂覆步骤(26S)到液晶滴加步骤(28S)的步骤顺序与图2相比有所变化。
即，参照图3，在使TFT基板和滤色片基板经过取向工序中的清洗步骤(25S)后将银以点的形式涂覆到TFT基板上，以便使TFT基板与滤色片基板上的共用电极电连接(40S)。然而，滤色片基板经过涂银步骤(40S)时不涂覆银，而是转入下一步骤。
接着，将密材料涂覆到滤色片基板上，但在滤色片基板上不形成液晶注入口，以便在后面的工序中将滤色片基板与TFT基板沿象素区的周边组装到一起，组装后的基板在TFT基板和滤色片基板之间存在固定间隙(41S)。此时，TFT基板经过密封材料涂覆步骤(41S)时，其上没有涂覆密封材料而是转入下一步骤。
随后，在与涂覆到滤色片基板上的密封材料内侧区域对应的区域内，执行将液晶滴加到TFT基板上的步骤(42S)。然而，滤色片基板经过液晶滴加步骤时，其上并不滴加液晶，而是转入下一步骤。
而且，应当认识到，本发明并不限于这种设置。例如，既可以在TFT基板上也可以在滤色片基板上涂覆密封材料和滴加液晶材料。在制作IPS模式的LCD时可以省略银点涂覆步骤，在所述IPS模式的LCD中，象素电极和共用电极形成在一块TFT基板上。
通过真空组装TFT基板和滤色片基板的步骤、密封材料固化步骤(29S)切割步骤(30S)和最后的检验(31S)便可完成液晶盒的其它制作工序。
参照图4，在使TFT基板和滤色片基板经过取向工序中的清洗步骤(25S)后，将银以点的形式涂到TFT基板上，以便使TFT基板与滤色片基板上的共用电极电连接(50S)。在此，滤色片基板经过涂覆银步骤时不涂覆银，而是转入下一步骤。
随后，在与涂覆到滤色片基板上的密封材料内侧区域对应的区域内，执行将液晶滴加到TFT基板上的步骤(51S)。在此，滤色片基板经过液晶滴加步骤时，其上并不滴注液晶，而是转入下一步骤。
接着，将密材料涂覆到滤色片基板上，但在滤色片基板上不设置液晶注入口，以便在后面的工序中将滤色片基板与TFT基板在象素区的周边上组装到一起，组装后的基板在TFT基板和滤色片基板之间存在固定间隙(52S)。然而，TFT基板经过密封材料涂覆步骤(52S)时，其上没有涂覆密封材料而是转入下一步骤。
而且，应当认识到，本发明并不限于这种设置。例如，既可以在TFT基板上也可以在滤色片基板上涂覆密封材料和滴加液晶材料。在制作IPS模式的LCD时可以省略银点涂覆步骤，在所述IPS模式的LCD中，象素电极和共用电极形成在一块TFT基板上。
通过真空组装TFT基板和滤色片基板的步骤、密封材料固化步骤(29S)、切割步骤(30S)和最后的检验(31S)便可完成液晶盒的其它制作工序。
而且，应当认识到，本发明可以在一块基板上完成特定的步骤，同时在另一块基板上完成不同的步骤。也就是说，生产作业线可以按序接纳多块薄膜晶体管基板和滤色片基板。每一对基板都将通过生产作业线的每个工作单元。然而，每一对基板中的两块基板并不需要同时设置在生产作业线的同一工作单元中。因此，一对基板中的一块基板可以在生产作业线的逐个工作单元中进行处理，同时一对基板中的另一块基板可以在其它工作单元中进行处理。
如上所述，本发明所述制造液晶显示器的方法通过设置一条生产线完成液晶盒制作工序，因而可以提高空间利用率，而且通过提供一种有效和简单的液晶盒制作工序而提高了生产率，而且该方法克服了因在TFT基板作业线和滤色片基板作业线之间存在工序时间差而引起的问题。在此，简化了分别提供TFT基板和滤色片基板的管理工作。同时，尽管没有示出，但是在第三实施例中形成银点(50S)的操作可以在滴加液晶(51S)和涂覆密封材料(52S)之间的步骤中进行，或是在滴加液晶(51S)和涂覆密封材料(52)之后进行。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，可以在不脱离本发明构思和范围的情况下，对本发明所述制造液晶显示方法和设备进行各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖落入本发明所附权利要求及其等同物范围内的各种改进和变型。

Claims (21)

1.一种制造液晶显示装置的方法，包括如下的步骤：
在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和第二基板；
使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的密封材料涂覆单元，其中在第二基板上涂覆密封材料，而第一基板在其上不形成密封材料的情况下通过密封材料涂覆单元；
使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的液晶分配单元，将液晶滴加到第一和第二基板其中之一基板的象素区上，而使第一和第二基板中的另一基板在其上不滴加液晶的情况下通过液晶分配单元；
将第一基板和第二基板组装到一起形成至少一个液晶显示装置的液晶板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将密封材料涂覆单元设置在单条生产作业线中的液晶分配单元之前。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将液晶分配单元设置在单条生产作业线中的密封材料涂覆单元之前。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将液晶分配到第一基板上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中将第一基板送到液晶分配单元并将液晶分配到第一基板上，同时将第二基板送到密封材料涂覆单元中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中第一基板是薄膜晶体管基板而第二基板是滤色片基板。
7.根据权利要求6所述的方法，其中薄膜晶体管基板包括：
多条沿第一方向以基本上固定的间隔延伸的栅极线，
多条沿基本上垂直于栅极线的第二方向以基本上固定的间隔延伸的数据线，
位于由栅极线和数据线形成的黑底象素区内的多个薄膜晶体管和象素电极，
处于薄膜晶体管和象素电极上的取向膜。
8.根据权利要求6所述的方法，其中滤色片基板包括：
黑底层，
介于黑底层之间用于显示红、绿和蓝三种色彩的的滤色层，
向液晶和象素电极一同施加电场的共用电极，和
处于共用电极上的取向膜。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将液晶分配到第一基板上，而且其中第一基板是滤色片基板，而第二基板是薄膜晶体管基板。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在提供至少一对第一基板和第二基板以后在同一清洗单元中按序清洗第一和第二基板的步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在形成至少一个液晶显示装置的液晶显示板以后把液晶板切割成多个单元液晶板以形成多个液晶显示装置的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括检查单元液晶板缺陷的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第一和第二基板经过所述密封材料涂敷部分前后使第一和第二基板按序通过单条生产作业线中的银点形成单元的步骤，其中在第一基板上形成银点，而第二基板在其上不形成银点的情况下通过该所述的银点形成单元。
14.一种制造由第一和第二基板构成的液晶显示装置的设备，包括：
在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和一个第二基板的装置；
一密封剂涂覆单元，该单元设置成按序接纳第一和第二基板，其中在第二基板上形成密封材料，而使第一基板在其上没有形成密封材料的情况下通过该密封剂涂覆单元；
一液晶分配单元，该单元与密封剂涂覆单元相接以便按序接纳第一和第二基板，液晶分配单元将液晶滴加到第一和第二基板其中之一的基板上，并使第一和第二基板中的另一基板在没有滴加液晶的情况下通过该单元；和
在密封剂单元及液晶分配单元后面有效设置的装配器，装配器接纳第一和第二基板并将第一和第二基板装配到一起以形成液晶显示装置的液晶板。
15.根据权利要求14所述的设备，其中密封剂涂覆单元有效设置在液晶分配单元之前。
16.根据权利要求14所述的设备，其中液晶分配单元有效设置在密封剂涂覆单元之前。
17.根据权利要求14所述的设备，其中液晶分配单元将液晶分配到第一基板上，而且其中第一基板是薄膜晶体管基板，而第二基板是滤色片基板。
18.根据权利要求17所述的设备，其中在将第一基板设置在液晶分配单元，同时将第二基板设置在密封剂涂覆单元。
19.根据权利要求14所述的设备，进一步包括：
设置在密封涂敷部分以前，按序机械摩擦第一和第二基板以便形成取向层的摩擦单元；
设置在所述摩擦单元以前，按序清洗第一和第二基板的清洗单元；以及
设置在所述摩擦单元以后，按序清洗来自所述摩擦单元的第一和第二基板的第二清洗单元。
20.根据权利要求14所述的设备，进一步包括设置在所述装配器之后将组装的第一和第二基板切割成多个单元液晶板的切割单元。
21.一种制造液晶显示装置的设备，包括：
在单条生产作业线上提供至少一对第一基板和第二基板的装置；
使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的密封材料涂覆单元的装置，其中在第二基板上涂覆密封材料，而使第一基板在其上不形成密封材料的情况下通过密封材料涂覆单元；
使第一和第二基板按序通过单条生产作业线的液晶分配单元的装置，其中将液晶滴加到第一和第二基板其中之一基板的象素区上，而使第一和第二基板中的另一基板在其上不滴加液晶的情况下通过液晶分配单元；和
将第一基板和第二基板组装到一起以形成液晶显示装置的液晶板的装置。
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