CN1447169A - 用于分配液晶材料的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

液晶材料分配装置包括：间隔物高度测量单元，用以测量基板上的间隔物高度；液晶材料分配装置，用以根据所测间隔物高度确定要分配到基板上的液晶材料量，并将该液晶材料分配到基板上。

Description

用于分配液晶材料的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种液晶配料装置，具体涉及用于控制基板上液晶材料的分配量的液晶配料装置。
背景技术
近来，由于诸如移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、笔记本电脑之类的便携式电子装置的尺寸小、重量轻、工作又节能，因此这类装置得以发展。于是，诸如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子体显示面板(Plasma Display Panel，PDP)、场致发光型显示器(Field Emission Display，FED)、以及真空荧光显示器(VacuumFluorescent Display，VFD)之类的平板显示装置也得到发展。在这些平板显示装置中，由于LCD具有更为简单的驱动设计方案和优越的图象质量，因此目前正在大批量生产。
图1是依照现有技术的液晶显示器LCD装置的横截面视图。在图1中，LCD装置1包括下基板5、上基板3、以及设置在两者之间的液晶层7。下基板5是驱动装置阵列基板，它包括多个象素(未示出)和设置在每个象素上的诸如薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)之类的驱动装置。上基板3是彩色滤光器基板，它包括再现天然颜色的彩色滤光器层。另外，在下基板和上基板3上分别设置了象素电极和共用电极。在上下基板3和5上都设有定向层，用以让液晶层7的液晶分子排列整齐。
下基板5和上基板3沿着周边通过密封材料9结合在一起，将液晶层7被限制在该周边以内。另外，液晶层7的液晶分子通过下基板5上设置的驱动装置重新定向，以控制透过液晶层7的光量，从而显示图象。
图2是依照现有技术的LCD装置制造方法的流程图。在图2中，制造方法包括制造LCD装置的三个子过程：驱动装置阵列基板过程，用以在下基板5上形成驱动装置；彩色滤光器基板过程，用以在上基板3上形成彩色滤光器；以及单元化过程。
步骤S101中，通过驱动装置阵列过程在下基板5上形成多条栅极线和数据线，由此限定出象素区域，在每个象素区域上形成与栅极线和数据线都相连的薄膜晶体管。另外，通过驱动装置阵列过程形成象素电极，它与薄膜晶体管相连，用以根据通过薄膜晶体管施加的信号驱动液晶层。
步骤S104中，通过彩色滤光器过程在上基板3上形成用来再现颜色的R(红)、G(绿)和B(兰)色彩色滤光器层，并设置共用电极。
在步骤S102和S105中，在下基板5和上基板3上形成定向层。然后，单独摩擦这些定向层，以便为液晶层7的液晶分子诱发表面锚定(即，预倾角和定位方向)。
在步骤S103中，将间隔物分布到下基板5上，用以维持下基板5和上基板3之间的均匀液晶盒间隙。
在步骤S106中，沿上基板3外部涂覆密封材料。
在步骤S107中，通过加压将下基板5和上基板3粘在一起。
下基板5和下基板4都由玻璃基板制成，它们包括多个上面设有驱动装置和彩色滤光器层的单位板区域。
在步骤S108中，将粘合好的上下基板5和3切割成单位板。
在步骤S109中，通过液晶注入孔将液晶材料注射到在上下基板5和3之间形成的间隙中。
在步骤S109中，通过密封液晶注入孔完成填满了料的单位板的制造。
在步骤S110中，检查经填料并密封的单位板。
图3是用于制造依照现有技术的LCD装置的液晶注入系统的示意图。图3中，容纳着液晶材料14的容器12位于真空腔10内，液晶显示板1位于容器12上侧。接着，将真空腔10与真空泵(未示出)相连，以便维持真空腔10内预定的真空/压力状态。另外，在真空腔10内安装了液晶显示板移动装置(未示出)，用以将液晶显示板1从容器12的上侧移到液晶材料14的表面上，于是让液晶显示板1的注入孔16与液晶材料14接触。因此，通常将该方法称为液晶浸注法。
在液晶显示板1的注入孔16与液晶材料14的表面保持接触的状态下，通过向真空腔10内引入氮气(N2)而减小真空腔10内的真空/压力水平时，就能借助液晶显示板1内的真空/压力水平与真空腔10内压力/水平之间的压力差，通过注入孔16将液晶材料14注射到液晶显示板1中。在液晶材料14完全填充到液晶显示板1中之后，利用密封材料密封注入孔16，于是将液晶材料14密封在液晶显示板1内。因此，该方法被称为真空注入法。
但是，对于液晶浸注法和/或真空注入法而言都存在几个问题。首先，将液晶材料14注射到板1中的整个时间相对较长。一般而言，液晶显示板1中的驱动装置阵列基板与彩色滤光器基板之间的间隙厚度很小，即几个微米。因此，每单位时间只能向液晶显示板1注入很少量的液晶材料14。例如，要将液晶材料14完全注射到15英寸的液晶显示板中大约需要8小时，因此降低了制造效率。
第二，在液晶注入法中液晶材料14的消耗增加。容器12中只有很少量的液晶材料14被注射到液晶显示板1中。因此，在将液晶显示板1装到真空腔10的过程中，未用过的液晶材料14会暴露到大气或者某些气体中，这就对液晶材料14造成了污染。于是，在将液晶材料14注入到多个液晶显示板1中后必须丢掉任何剩余的液晶材料14，这就增加了制造成本。
发明内容
因此，本发明涉及一种分配液晶材料的装置和方法，它基本上能避免由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种直接将液晶材料分配到玻璃基板上的装置和方法。
本发明的另一目的是提供一种可根据间隔物高度确定要分配到基板上的液晶材料量的液晶材料配料装置。
本发明的另一目的是提供一种将液晶材料分配到基板上的方法。
在以下描述中将阐述本发明的其它特征和优点，由这些描述将使它们部分地变得显明，或者可通过实践本发明来了解它们。本发明的目的和其它优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中指出的具体结构来实现并获得。
正如此处所体现和概括描述的，为了实现这些和其它优点，依照本发明目的，液晶材料配料装置包括：间隔物高度测量装置，用以测量基板上间隔物的高度；以及液晶材料分配系统，用以根据测得的间隔物高度确定要分配到基板上的液晶材料量，并将液晶材料分配到基板上。
另一方面，液晶材料配料装置包括：液晶材料分配系统，用以利用预定模式将液晶材料分配到基板上；以及控制单元，用以通过根据输入的间隔物高度计算液晶材料的分配量，并将算得的液晶材料分配量与液晶材料的预定分配量作比较，以计算出液晶材料的补偿量，并控制分配到基板上的液晶材料量。
另一方面，分配液晶材料的方法包括：测量基板上间隔物的高度，根据测得的间隔物高度计算液晶材料的分配量，以及将算得分配量的液晶材料分配到基板上。
另一方面，液晶材料的分配方法包括：输入基板上的间隔物高度，根据输入的间隔物高度计算液晶材料的分配量，并通过将算得的液晶材料分配量与预定的液晶材料分配量作比较，计算出液晶材料的补偿量，将液晶材料分配到基板上，该液晶材料的数量是通过将算得的液晶材料补偿量加到液晶材料的分配量上获得的。
要理解的是，前面的概括描述和以下详细描述都是示范性和说明性的，其试图提供对要求保护的本发明的进一步解释。
以下结合附图以提供对本发明的进一步理解，将其结合构成了本说明书的一部分，其说明了本发明的实施例，并连同描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
图1是依照现有技术的液晶显示器LCD装置的横截面视图；
图2是依照现有技术的LCD装置制造方法的流程图；
图3是依照现有技术的用于制造LCD装置的液晶注入系统的示意图；
图4是依照本发明的示范性LCD装置制造方法的横截面视图；
图5是依照本发明的示范性LCD装置制造方法的流程图；
图6是依照本发明的另一示范性LCD装置制造方法的透视图；
图7A和7B是依照本发明的示范性以及配料装置的示意图；
图8是依照本发明的另一示范性LCD装置制造方法的流程图；
图9是依照本发明的另一示范性LCD装置制造方法的流程图；
图10是依照本发明的图7A和7B所示示范性控制系统的方框图；
图11是依照本发明的图10所示示范性分配量计算单元的方框图；
图12是依照本发明的另一示范性LCD制造方法的流程图；
图13是依照本发明的另一示范性LCD制造方法的流程图；
图14是依照本发明的示范性液晶配料模式的平面图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例作出详细参照说明，它们的例子示于附图中。
图4是依照本发明的示范性LCD装置制造方法的横截面视图。图4中，在组装带有驱动装置的下基板5和带有彩色滤光器的上基板103之前，将液晶材料107滴加到下基板105上。可以选择的是，可将液晶材料107滴加到设置了彩色滤光器的上基板103上。例如，液晶材料107既可设置到薄膜晶体管(TFT)基板上，也可设置到彩色滤光器(CF)基板上。
沿上基板103的至少一个外围部分涂覆密封材料109。通过向上基板103和下基板105施加压力，将上基板103与下基板105粘到一起，由此形成LCD显示板101。于是，液晶材料107的液滴因向上和/或下基板103和105施加的压力而分散到上下基板103和105之间，由此形成了上基板103和下基板105之间厚度均匀的液晶材料层。于是，在依照本发明的示范性LCD装置制造方法中，要在上和下基板103和105粘在一起形成LCD显示板101之前，将液晶材料107滴加到下基板105上。
图5是依照本发明的示范性LCD装置制造方法的流程图。在步骤S201中，可利用TFT阵列过程在上基板上形成诸如TFT之类的驱动装置。
在步骤S204中，利用彩色滤光器过程在下基板105上形成彩色滤光器层。优选对具有多个单位板区域的玻璃板实施与普通过程大体类似的TFT阵列过程和彩色滤光器过程。在此，上基板和下基板可包括面积约为1000×1200mm2以上的玻璃基板。但是，也可以使用面积较小的玻璃基板。
在步骤S202和S205中，在上和下基板上都要设置定向层，并对它们进行摩擦。
在步骤S203中，将液晶材料滴加到下基板105的液晶显示器单位板区域上。
在步骤S206中，沿上基板上液晶显示器单位板的至少一个外周边部分区域涂覆密封材料。
在步骤S207中，将上和下基板彼此相对地放在一起，施压，利用密封材料让上和下基板相互粘到一起。于是，滴加的液晶材料均一地分散到上下基板与密封材料之间。
在步骤S208中，对粘合后的上下基板进行处理，将其切割为多个液晶显示器单位板。
在步骤S209中，检查液晶显示器单位板。
图6是依照本发明的另一示范性LCD装置制造方法的透视图。图6中，利用位于玻璃基板105上方的液晶配料装置120将液晶材料107分配到玻璃基板105上。尽管未示出液晶材料107，但它们是容纳在液晶配料装置120中的。
随着液晶材料107被滴加到玻璃基板105上，玻璃基板105按照预定速度沿X-和Y-向移动，同时液晶配料装置120以预定时间间隔排出液晶材料107。于是，滴加到玻璃基板105上的液晶材料107在预定间隔之间沿X-和Y-向排列。可以选择的是，玻璃基板105固定不动，而液晶配料装置107沿X-和Y-向移动，以预定间隔滴加液晶材料107。但是，液晶配料装置120的任何振动都可能改变液晶材料107的形状，因此会产生液晶材料107的滴加位置和滴加量的误差。因此，优选的是，液晶配料装置120固定不动，而玻璃基板105移动。
图7A和7B是依照本发明的示范性液晶配料装置的示意图。在图7A中，液晶配料装置120不在分配液晶材料107，而图7B中表示正在分配液晶材料107时的液晶配料装置120。
在图7A和7B中，液晶配料装置120包括圆柱形的液晶材料容器124。液晶材料容器124包括高模塑性、高塑性、基本上与液晶材料107不反应的材料。但是，聚乙烯类材料的强度很低，因此它容易因施加的应力而变形。当液晶材料容器124变形时，不能精确地将液晶材料107分配到基板(未示出)上。因此，可将液晶材料容器124插到由高强度材料(例如不锈钢)制成的壳体122中。供气管153与外部供气单元152相连，供气管153设置在液晶材料容器124的上部。利用外部气源单元152通过供气管153输送氮气(N2)之类的惰性气体，这些气体位于液晶材料容器124内不为液晶材料107所占的部分中。于是，该气体向液晶材料107施压，引导着将液晶材料分配到基板(未示出)上。
液晶材料容器124可包括不锈钢之类的不会发生形变的材料。因此，当液晶材料容器124由不锈钢制成时，就不再需要壳体122了，这就降低了液晶配料单元120的制造成本。液晶材料容器124的内部涂覆了氟树脂，借此可以避免液晶材料容器124内容纳的液晶材料107与液晶材料容器124的侧壁发生化学反应。
尽管未示出，但从液晶材料容器124的下部伸出一个突起，在壳体122内形成了一个开口来容纳上述突起。于是，液晶材料容器124的突起能插到壳体122的开口中，并与第一接合部件141接合。在突起上设置了第一阴螺纹部分(即螺母)，同时在第一接合部件141的第一端上设置了第一阳螺纹部分(即螺栓)。于是，突起和第一接合部件141可借助第一阴螺纹部分和第二阳螺纹部分接合在一起。
在第一接合部件141的第二端设置了第二阴螺纹部分，在第二接合部件142的第一端设置了第二阳螺母部分。于是，第一和第二接合部件141借助第二阴螺纹部分和第二阳螺纹部分相互接合。
将一针板143插到第一接合部件141的第二阴螺纹部件中。于是，当第二接合部件142的第二阳螺纹部分插入到第一接合部件141的第二阴螺纹部分中并与之接合时，就能将针板143设置到第一和第二接合部件141和142之间。由此，液晶材料107借助针板143内形成的排放孔(未示出)从液晶配料装置120中排出。
在第二接合部件142上设置了喷嘴145，它借助第二阴螺纹部分和第二阳螺纹部分与第一接合部件141接合。喷嘴145包括与第二阴螺纹部分接合的支持部件147和排放口146，通过该排放口可将液晶材料容器124内布置的液晶材料107分配到基板上。
排放口146可从支持部件147伸出，它包括第二阳螺纹部分。设置在喷嘴145内的排放口146的直径比较小，以便能精确控制液晶材料107的分配。
可在支持部件147内设置排放管(未伸出)，排放管伸到针板143的排放孔(未示出)中。排放管可与排放口146相连。
阀针136可插入液晶材料容器124中，于是阀针136的第一端与针板143接触。将阀针136的第一端设置为圆锥形，其尺寸基本上与排放孔的尺寸相符。于是，当阀针136与针板143接触时，阀针136就会阻塞排放孔，以防液晶材料107流出。
阀针136的第二端设置在靠近液晶配料装置120的上壳体126的位置，在此设置了弹簧128和磁棒132。磁棒132例如由铁磁体或软磁材料制成。在阀针136和磁棒132上方设置了间隙控制单元134，围绕磁棒132的至少一部分例如可设置圆柱形的螺线管线圈130。尽管未示出，但螺线管线圈130要与电能供应单元150相接，以便从电能供应单元中接收到电能。螺线管线圈130一旦得到电能供应就向磁棒132施加磁力。
阀针136和磁棒132彼此相隔预定距离X。于是，当将电能提供给螺线管线圈130时，就为磁棒132施加了磁力，让阀针136沿上方向移动，从而与磁棒132接触。在不向螺线管线圈130提供电能时，弹簧128的弹力让阀针136沿向下的方向回到它的初始位置。于是，阀针136朝着或远离针板143的上下移动就能打开、关闭针板143内形成的排放孔。但是，随着阀针136的第一端与针板143每一次反复接触，当然这取决于存在着向螺线管线圈130提供的电能，阀针136的第一端和针板143都会受损。因此，阀针136的第一端和针板143要由基本上能耐形变的金属类硬质材料制成。另外，阀针136要由磁性材料制成，这样它才能被磁棒132的磁力所吸引。
在图7B中，当向螺线管线圈130施加电能时，阀针136沿向上的方向远离针板143移动，由此打开排放口。于是，供应给液晶材料容器124的氮气对液晶材料107施压，于是通过喷嘴145分配出液晶材料107。通过喷嘴分配的液晶材料107的量取决于排放口打开的时间以及液晶材料容器124内的氮气压力。排放口打开的时间取决于阀针136与磁棒132间的距离X、螺线管线圈130对磁力132施加的磁力、以及弹簧128的固有弹力。对磁棒132施加的磁力与螺线管线圈130的绕制总匝数或者为螺线管线圈130提供的电能大小成比例。阀针136与磁棒132之间的距离由间隙控制单元134控制。
在从气源152向液晶材料容器124供应气体的供气管153上设置了流量控制阀154。流量控制阀154依照主控单元160提供的控制信号调节进入液晶材料容器124的气体流量。于是，在液晶材料容器124内，例如可利用主控单元160和流量控制阀154来维持预定压力。除了控制流量控制阀154外，主控单元160还可控制电源150向螺线管线圈130提供电能。
另外，将一间隔物高度测量单元170与控制单元160相连，用以测量基板上布置的间隔物高度，并将所测高度提供给控制单元160。在分配液晶材料的方法中，可以使用图案化间隔物或者圆柱形间隔物。例如，在将液晶材料分配到具有球形间隔物的大型液晶显示板时，球形间隔物很难均匀分散。因此，可在液晶显示板的预定位置设置图案化间隔物。可在彩色滤光器加工步骤S204(图5中)将图案化间隔物设置在彩色滤光器基板上，然后将液晶材料滴加到薄膜晶体管基板上。然后，组装彩色滤光器基板和TFT基板，从而完成液晶显示板的制造。在液晶材料分配法中，TFT基板上的液晶材料分配量取决于基板面积、基板上设置的板总量、液晶材料的粘度、以及液晶盒间隙的预定高度。
在彩色滤光器基板上设置的图案化间隔物的高度与液晶盒间隙的预定高度有区别的情况下，会产生偏差，此时尽管为基板分配了预定分配量的液晶材料，但是液晶显示板内液晶材料的量也将与最佳的液晶材料量存在差异。如果液晶材料的分配量少于最佳分配量，液晶显示装置就会在正常的黑屏模式和正常的白屏模式过程中出现问题。
另外，如果液晶材料的分配量大于最佳分配量，制造液晶显示板时就会产生重力劣等品。重力劣等品是在制造液晶显示板时，由于液晶显示板内设置的液晶材料的体积因温度升高而增大产生的。于是，液晶显示板的液晶盒间隙增大到大于间隔物高度，液晶材料因重力而向下迁移。由此，液晶显示板的液晶盒间隙变得不均匀，这使液晶显示器装置的显示质量下降。分配液晶材料时，间隔物高度测量单元170测量基板上设置的图案化间隔物的高度，利用所测高度确定液晶材料的分配量，由此可以连贯地确定要在基板上分配的液晶材料量。
在此，如果上面设有间隔物的基板与分配液晶材料的基板不同，就要在彩色滤光器加工步骤S204-S206(图5)所包括的步骤中测量间隔物高度。然后，将所测间隔物高度发送给要分配液晶材料的TFT阵列加工步骤S201-S203(图5中)，由此确定液晶材料的分配量，并分配液晶材料。于是，可将间隔物测量单元接合到彩色滤光器加工步骤S204-S206中，用于发送所测间隔物高度的附加单元也是必需的，这会增加设备成本。另外，当要组装的彩色滤光器基板的测量高度与TFT的测量高度不匹配时，就会产生配料劣质品。
图8是依照本发明另一示范性LCD装置制造方法的流程图。在图8中，步骤S301包括利用TFT阵列过程在下基板上形成薄膜晶体管。
在步骤S304中，通过彩色滤光器过程在上基板上设置彩色滤光器。另外，在彩色滤光器过程中要在上基板的预定区域设置图案化间隔物。
在步骤S302和S305中，分别在上下基板上涂覆定向层，然后单独对它们进行摩擦。
在步骤S303中，沿下基板外部涂覆密封材料。
在步骤S306中，将液晶材料分配到上基板上。
在步骤S307中，将已涂覆了密封材料的上基板和已分配了液晶材料的下基板组装起来。
在步骤S308中，对组装后的上下基板进行处理。
在步骤S309中，检查处理好的上下基板。
在上述液晶显示板制造过程中，可在与彩色滤光器基板对应的上基板上进行图案化间隔物的高度测量，并分配液晶材料。因此可以利用同一装置测量图案化间隔物的高度和分配液晶材料。与液晶配料装置一体形成的间隔物高度测量单元170(图7中)提供了对图案化间隔物高度的测量，通过它执行图8所示过程。
图9是依照本发明另一示范性LCD装置制造方法的流程图。图9中，步骤S401包括在TFT阵列过程中在下基板上设置薄膜晶体管。另外，间隔物过程中要在下基板的预定区域内设置图案化间隔物。
在步骤S404中，通过彩色滤光器过程在上基板上设置彩色滤光器。
在步骤S402和S405中，分别为上下基板涂覆定向层，然后分别单独摩擦。
在步骤S403中，将液晶材料分配到下基板上。
在步骤S406中，沿上基板外部印刷密封材料。
在步骤S407中，将已涂覆了密封材料的上基板和已分配了液晶材料的下基板组装在一起。
在步骤S408中，对组装后的上下基板进行处理。
在步骤S409中，检查处理好的上下基板。
可通过各种方法获得图案化间隔物的高度，例如利用激光或者机械方法，利用间隔物高度测量单元170(图7)。间隔物高度测量单元170可与液晶配料装置一体形成，但也可以分开设置。例如图5所示，可在不同的过程中实施图案化间隔物高度的测量和液晶材料的分配。因此，可分别沿TFT阵列过程和彩色滤光器过程的不同工艺线设置液晶材料配料装置和间隔物高度测量单元170。但是，由于间隔物高度测量单元170与液晶材料配料装置相互直接或间接相连，因此前者可向后者输入测得的数据。
图10是依照本发明的图7A和7B所示示范性控制系统的方框图。在图10中，控制单元160包括：间隔物高度输入单元161，向它输入间隔物高度测量单元170测得的图案化间隔物的高度；输入单元162，向它输入有关基板特定区域的信息、基板上形成的各显示板的总量、以及液晶材料信息；分配量计算单元164，用于根据输入的图案化间隔物高度和输入的液晶材料信息，计算基板上要分配的液晶材料量；基板驱动单元166，用以驱动基板，让上面的配料位置正好位于液晶分配装置下方；电能控制单元167，用以驱动电源150，使其相应于分配量计算电源164算得的要为基板分配的液晶材料分配量，由电源150供应电能；流量控制单元168，用以相应于分配量计算电源164算得的分配量计算气体量，并控制流量控制阀154，以便控制气源152向液晶材料容器124供应的气体流量；以及输出单元169，用以输出每项信息，例如已确定的图案化间隔物高度、算得的液晶材料分配量、以及当前的液晶材料分配状态。分配量计算单元164根据显示板的尺寸、图案化间隔物的高度、以及液晶材料信息计算要分配到液晶显示板上的液晶材料量和液晶材料的单位分配量。
图11是依照本发明的图10所示示范性分配量计算单元的方框图。在图11中，分配量计算单元164包括配料模式确定单元164a和补偿配料模式确定单元164b。基板上的液晶材料分配量可根据显示板面积、图案化间隔物高度、液晶材料和基板的特性来计算。在将上下基板组装在一起时，可通过施压让分配到基板上的液晶材料在上下基板间流动。液晶材料的流动受诸如粘度之类的液晶材料特性、诸如图案化间隔物布置之类的基板结构影响。于是，在确定了液晶材料单位量区域内的流量时，配料模式确定单元164a就能确定该区域内液晶显示板上的液晶材料配料模式。
配料模式确定单元164a能确定液晶显示板在开始配料时的配料模式。例如，在将液晶材料分配到相同尺寸显示板上的情况下，如果启动初始的液晶材料分配，就会将液晶材料连续分配到液晶显示板上。因此，输入相同信息并确定新的配料模式就不再必要了。但是，在间隔物过程中，图案化间隔物的高度会因外部压力或加工条件而改变，这会产生偏离预定高度(间隔物的初始测量高度)的误差。因此，因产生了间隔物高度误差，就必需对液晶材料的分配量进行补偿，这可通过校正配料模式来实现。配料模式确定单元164a根据液晶材料分配量的补偿量确定配料模式，这样即使是图案化间隔物的高度发生变化，也能将相应量的液晶材料分配到基板上。
将确认后的配料模式(即，液晶材料的分配时间，液晶材料的单位分配量，以及配料位置)输入基板驱动单元166、电能控制单元167和流量控制单元168中。电能控制单元167根据经过确认的数据(液晶材料的分配次数，液晶材料的单位分配量)确定要供应的电能，并将该信号提供给电源150，由此将相应的电能提供给螺线管线圈130。流量控制单元168根据输入数据确定要供应的气体流量，并控制流量控制阀154，由此将相应量的氮气供应给液晶材料容器124。另外，基板驱动单元166根据经确定的液晶材料分配位置数据输出基板驱动信号，并驱动基板驱动马达(未示出)移动基板，由此让液晶配料装置与基板的液晶材料分配位置对齐。
液晶材料量由电能控制单元和流量控制单元168计算，然后将计算量的液晶材料分配到基板上。基板上分配的液晶材料量受以下因素影响：阀针136上设置的弹簧128的弹力，供应给液晶材料容器124的气体供应量(即为液晶材料施加的压力)，为螺线管线圈130施加的电量。在这些因素中，在改变液晶材料的分配量方面，至少弹簧128的弹力是可变因素，因此可提前对它作出限定。于是，液晶材料的分配量主要取决于供应给液晶材料容器124的气体供应量和为螺线管线圈130施加的电量。因此，可在保持这两个因素中的一个处于恒定水平的同时，通过控制另一因素来改变液晶材料的分配量。
输出单元169不仅可以显示通过输入电压162输入的液晶显示板尺寸和液晶材料特性，而且还能显示通过间隔物高度输入单元161输入的图案化间隔物的测量高度。另外，输出单元169还可根据以下内容显示诸如配料模式之类的当前配料状态：输入的数据、液晶材料分配时间、液晶材料的单位分配量、目前已分配了的液晶材料分配时间、当前的配料位置、以及液晶材料的当前分配量，由此用户能在制造过程内的所有时刻识别这些值。
图12是依照本发明另一示范性LCD装置制造方法的流程图。在图12中，步骤S501包括装载TFT基板和彩色滤光器基板中的一个。
在步骤S502中，利用图案化间隔物高度测量单元测量前一过程中形成的图案化间隔物的高度。
在步骤S503中，将所测图案化间隔物高度输入液晶分配装置。由此，确定输入信息、液晶材料的分配量、液晶材料的分配次数、配料位置、以及液晶材料的单位分配量。
在步骤S504中，由算得的液晶材料分配量确定要提供给螺线管线圈130(图7A和7B中)的电量。
在步骤S505中，通过控制电源150(图7A和7B中)向螺线管线圈130(图7A和7B中)供应确定量的电能。
在步骤S508中，在该配料模式的配料位置分配液晶材料。
在步骤S506中，向液晶材料容器124(图7A和7B中)施加一定气压，而相应的气体供应分配量根据算得的液晶材料分配量来确定。
在步骤S507中，如图7A和7B所示，通过控制流量控制阀154将数量由流量供应单元152确定的气流供应给液晶材料容器124，由此分配出液晶材料107。
可同时或者分别在维持气体流量与所供电能中一个恒定的同时控制提供给螺线管线圈130的电能和供应给液晶材料容器124的气体量。
尽管未示出，但基板可在分配液晶材料时移动，由此液晶配料装置位于基板的配料位置。
图13是依照本发明另一示范性LCD装置制造方法的流程图。图13中，在步骤S601中输入间隔物形成过程中测得的图案化间隔物高度。
在步骤S602中，根据输入的图案化间隔物高度计算基板上要分配的液晶材料量。
在步骤S603中，通过将算得的液晶材料分配量与预定的液晶材料分配量、即提前确定的液晶材料分配量作比较，计算液晶材料的补偿量。
在步骤S604中，确定液晶材料的分配位置和分配时间，由此确定液晶材料补偿量的配料模式。
在步骤S605中，通过驱动基板让液晶配料装置120(图7A和7B中)与配料位置对齐，使其对应于确定的配料模式，。
在步骤S606中，将液晶材料分配到基板上。
由液晶配料装置120分配出的液晶材料量并不是液晶材料的补偿量，而是通过将液晶材料补偿量与液晶材料分配量相加或者从液晶材料分配量中减去液晶材料补偿量而得到的总液晶材料分配量。另外，经确定的配料模式不仅仅是对应于液晶材料补偿量的配料模式，而是已施加了的液晶材料补偿量的总配料模式。
图14是依照本发明示范性液晶配料模式的平面图。在图14中，液晶材料的配料模式包括依照以下因素的几种不同类型：诸如显示板形状之类的显示板特性；诸如液晶材料粘度的液晶材料特性，以及液晶显示装置的工作模式。例如，可将哑铃形的配料模式用于TN模式的液晶显示装置中。
滴加到液晶显示板105上的液晶材料的液滴形状因施加压力而分散开，于是它们均匀的流过液晶显示板105的整个区域。另外，液晶材料在液晶显示板105上的流动受液晶显示板105的形状以及液晶显示板105上设置的装置模式影响。在液晶显示板105为方形的情况下，液晶材料沿水平方向分散比沿竖直方向分散所花的时间长，因此液晶材料的配料模式会沿水平方向偏斜。另外，液晶显示板105上设置的彩色滤光器(未示出)被设置成朝着液晶显示板的数据线方向、即基板上的Y向，因此要朝栅极线方向、即X方向产生一个步长。于是沿X-方向的液晶分配速度相对于Y-方向的分配速度减小。
在TN模式下，在液晶显示板105的上下基板上形成的定向层(未示出)的摩擦方向彼此垂直。摩擦方向垂直减小了基板装配过程中液晶的分散速度，因此定向层的摩擦方向不会对液晶分散产生显著影响。但是，并不能完全排出定向层的摩擦方向对液晶分散的影响。于是，基板组装过程中对液晶材料的配料模式产生影响的主要因素包括基板形状和基板上形成的装置模式。因此，要利用图14所示的哑铃形配料模式将液晶材料107a和107b分配到液晶显示板105上。
可补偿配料模式加到预定的配料模式上，或者从中减去补偿配料模式。可在哑铃形配料模式的中央部分进行补偿配料模式的加减。在图14中，由实线构成的配料模式107a表示预定的配料模式，而由虚线构成的配料模式107b表示要补偿的配料模式。也就是说，在将补偿配料模式加到预定的配料模式中(即要增大液晶材料量)时，虚线表示要要添加的补偿配料模式107b，于是将附加的液晶材料分配到该位置上。另外，当预定的配料模式减少了补偿配料模式那么多时，就要从预定的补偿模式中除掉用虚线表示的配料模式107b，于是停止向配料模式107b上配料。
对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明的液晶材料分配装置和方法做出各种改进和变化。因此，这意味着，如果对本发明的这些改进和变化落在所附权利要求的范围及其等效范围内，本发明就涵盖了这些改进和变化。

Claims (31)

1.一种液晶材料分配装置，其特征在于它包括：
间隔物高度测量单元，用以测量基板上间隔物的高度；以及
液晶材料分配系统，用以根据所测间隔物高度确定基板上要分配的液晶材料量，并将液晶材料分配到基板上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述间隔物包括圆柱形间隔物。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述基板包括薄膜晶体管基板。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述基板包括彩色滤光器基板。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述液晶材料分配系统包括：
液晶材料分配装置，用以通过喷嘴向基板上分配液晶材料，并根据阀针通过螺线管线圈磁力和弹簧拉力沿上下方向移动而打开和关闭与喷嘴相连的排放孔，从而控制液晶材料的分配量；
电源，用以向螺线管线圈提供电能；
气源，用以向液晶材料分配装置供应加压气体；以及
控制单元，用以通过控制电能供应和气体供应将预定量的液晶材料分配到基板上，并根据间隔物高度测量单元测得的间隔物高度计算液晶材料量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
分配量计算单元，用以根据从间隔物高度测量单元输入的间隔物高度计算液晶材料量；
电能控制单元，用以控制电源将相应于算得液晶材料分配量的电能提供给螺线管线圈；以及
基板驱动单元，用以驱动基板位于处在液晶材料分配装置下方的配料位置上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元包括配料模式确定单元，用以确定液晶材料的模式。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元还包括补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料的分配量误差确定补偿配料模式。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
分配量计算单元，用以根据间隔物高度测量单元输入的间隔物高度计算液晶材料量；
流量控制单元，用以控制气源流量，以便将相应于所确定的液晶材料分配量的气体供应到液晶材料容器中；以及
基板驱动单元，用以驱动基板位于处在液晶材料分配装置下方的配料位置上。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元包括配料模式确定单元，用以确定要分配的液晶材料模式。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元还包括补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料分配量的误差来确定补偿配料模式。
12.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
分配量计算单元，用以根据间隔物高度测量单元输入的间隔物高度计算液晶材料量；
电能控制单元，用以控制电源将相应于算得液晶材料分配量的电能提供给螺线管线圈；以及
流量控制单元，用以控制气源流量，以便将相应于算得液晶材料分配量的气体供应到液晶材料容器中；以及
基板驱动单元，用以驱动基板位于处在液晶材料分配装置下方的配料位置上。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元包括包括配料模式确定单元，用以确定分配液晶材料的分配模式。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述分配量计算单元还包括补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料分配量的误差来确定补偿配料模式。
15.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述控制单元包括输出单元，用以输出所确定的间隔物高度、确定的液晶材料分配量、当前液晶材料的分配状况。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述间隔物高度测量单元与液晶层分配系统包括在一起。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述间隔物高度测量单元与液晶材料分配系统相分离。
18.一种液晶材料分配装置，其特征在于它包括：
液晶材料分配系统，用以利用预定模式将液晶材料分配到基板上；以及
控制单元，用以根据输入的间隔物高度计算液晶材料分配量，然后将液晶材料的算得分配量与液晶材料的预定分配量作比较，以此计算液晶材料的补偿量，并控制着分配到基板上的液晶材料量。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于所述间隔物包括圆柱形间隔物。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于所述液晶材料分配系统包括：
液晶材料分配装置，用以通过喷嘴将液晶材料分配到基板上，并根据阀针通过螺线管线圈磁力和弹簧拉力沿上下方向的移动而打开和关闭与喷嘴相连的排放孔，从而控制液晶材料的分配量；
电源，用以向螺线管线圈提供电能；以及
气源，用以向液晶材料容器供应加压气体。
21.根据权利要求18所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料的分配量误差来确定补偿配料模式；
电能控制单元，用以控制电源将相应于算得的液晶材料分配量的电能提供给螺线管线圈；以及
基板驱动单元，用以将液晶材料的滴加位置与液晶材料分配系统相对齐。
22.根据权利要求18所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料的分配量误差来确定补偿配料模式；
流量控制单元，用以控制气源流量，以便将相应于算得液晶材料分配量的气体供应到液晶材料容器中；以及
基板驱动单元，用以将液晶材料的滴加位置与液晶材料分配系统相对齐。
23.根据权利要求18所述的装置，其特征在于所述控制单元包括：
补偿配料模式确定单元，用以根据间隔物高度通过计算液晶材料分配量的误差来确定补偿模式；
流量控制单元，用以控制气源流量，以便将相应于算得液晶材料分配量的气体供应到液晶材料容器中；
电能控制单元，用以控制电源将相应于算得液晶材料分配量的电能提供给螺线管线圈；以及
基板驱动单元，用以将液晶材料的分配位置与液晶材料分配系统对齐。
24.一种液晶材料分配方法，其特征在于它包括：
测量基板上间隔物的高度；
根据所测间隔物高度计算液晶材料的分配量；以及
将计算分配量的液晶材料分配到基板上。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述计算液晶材料的分配量包括确定液晶材料配料模式。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述将液晶材料分配到基板上包括：
根据算得的液晶材料分配量确定要提供给螺线管线圈的电量；
将基板移到液晶材料分配位置；以及
向螺线管线圈提供经过确定的电能。
27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述将液晶材料分配到基板上包括：
根据算得的液晶材料分配量确定液晶材料容器的气压，并确定要提供的气体量；
将基板移到液晶材料分配位置；以及
向液晶材料容器供应确定量的容器。
28.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述将液晶材料分配到基板上包括：
根据算得的液晶材料分配量确定要提供给螺线管线圈的电量；
根据算得的液晶材料分配量确定液晶材料容器的气压，并确定要提供的气体量；
将基板移到液晶材料分配位置；以及
向液晶材料容器供应确定量的气体。
29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述计算液晶材料的分配量还包括：通过计算液晶材料分配量的误差量确定补偿配料模式。
30.一种液晶材料分配方法，其特征在于它包括：
输入基板上间隔物的高度；
根据间隔物高度计算液晶材料的分配量，并通过将算得的液晶材料分配量与预定的液晶材料分配量作比较，计算液晶材料的补偿量；以及
将一定量液晶材料分配到基板上，液晶材料量是通过将算得的液晶材料补偿量加到液晶材料分配量上得到的。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于所述计算液晶材料的补偿量包括：确定相应于液晶材料补偿量的液晶材料补偿模式。
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