CN1536397A - 形成液晶显示装置中定向层的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了形成液晶显示装置中定向层的设备，这种为液晶显示装置形成定向层的设备包括：头部具有多个孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；测量从头部滴落的定向材料的扫描单元；以及根据扫描单元的扫描数据显示图像从而能够检查头部中多个孔排放状态的监视器。

Description

形成液晶显示装置中定向层的设备
本发明要求享有2003年4月3日在韩国递交的韩国专利申请2003-21136号的权益，该申请可供本文参考。
技术领域
本发明涉及到液晶显示装置的定向层，具体涉及到用来形成液晶显示装置中定向层的设备。
背景技术
由于移动电话、个人数字助理(PDA)和笔记本计算机等各种便携式电子设备的不断发展，对小巧轻薄的平板显示装置的需求在增加。对包括LCD(液晶显示器)、PDP(等离子体显示面板)、FED(场发射显示器)、VFD(真空荧光显示器)和其他技术在内的各种平板显示装置的研究非常活跃。在所述的平板显示装置当中，LCD因其易于大批量生产并且容易与实现高质量图像的驱动系统配合使用而得到了广泛的关注。
图1是现有技术中一种液晶显示装置的截面图。如图1所示，液晶显示装置1包括下基板5、上基板3、和形成在下基板5与上基板3之间的液晶层7。下基板5是包括多个象素(未表示)的一驱动单元阵列基板。每个象素包括一驱动单元例如是一薄膜晶体管。上基板3是一滤色片基板，它包括在液晶显示器中实现彩色的滤色片层。
象素电极9形成在图1中的下基板5上。在上基板3上形成公共电极11。在象素电极9和公共电极11上分别设置用来对准液晶层7中的液晶分子的定向层13和15。
用一种密封剂材料17粘接下基板5和上基板3。进而用密封剂材料17将液晶层7维持在下基板5和上基板3之间。用设置在下基板5上的驱动单元(未表示)驱动液晶层7的液晶分子。象素电极9被连接到驱动单元(未表示)。利用象素电极9由驱动单元(未表示)提供的施加在液晶层7上的电压来控制穿过液晶层7的透射光量，显示出视觉信息。
图2是现有技术一种液晶显示装置的制造方法的流程图。液晶显示装置的制造工艺大致可划分成在下基板5上形成驱动单元的驱动单元阵列基板制造工序，在上基板3上形成滤色片的滤色片基板制造工序，以及一个面板制造工序。面板制造工序放在滤色片基板制造工序和驱动单元阵列基板制造工序之后。
如图2所示，驱动装置阵列基板制造工序的步骤S101包括在下基板5上形成多条栅极线和多条数据线以限定多个象素区，在驱动区中形成薄膜晶体管，以及形成与栅极线和数据线相连的驱动装置。此外，形成与薄膜晶体管相连的象素电极9，所述象素电极用于响应穿过薄膜晶体管的信号来驱动液晶层。
滤色片基板制造工序的步骤S104包括在上基板上形成一个滤色片层。滤色片层具有R、G和B色。然后，在上基板上形成一个公共电极。
驱动单元阵列基板制造工序和滤色片基板制造工序的步骤S102和S105都包括在上、下基板上形成定向层。在特定方向上摩擦定向层。定向层为形成在上、下基板之间的液晶层的液晶分子提供初始的定向和表面固定力(即预倾斜角和取向方向)。
步骤S103包括在下基板上散布多个衬垫料来维持上、下基板之间均匀的盒间隙。步骤S106包括沿着上基板的外围形成一种密封剂材料。如上所述，用步骤S101到S106代表滤色片基板制造工序和驱动单元阵列基板制造工序。
如图2所示，面板制造工序的步骤S107包括将上、下基板挤压到一起来粘接上、下基板。面板制造工序的步骤S108包括将粘接的上、下基板分割成多个单独的液晶面板。面板制造工序的步骤S109包括通过液晶注入孔向液晶面板注入液晶材料，然后密封液晶注入孔而形成液晶层。面板制造工序的步骤S110包括测试注入液晶的面板。
LCD装置利用液晶材料的光-电效应来工作，各向异性的液晶材料沿着特定方向排列液晶分子。这样，液晶分子的控制就会明显影响LCD装置的图像稳定性。因此，定向层的形成对于制造产生高质量图像的LCD装置是关键的。
图3表示按照现有技术用滚涂方法形成定向层的一种方法的示意图。在图3中，随着网纹传墨辊(anylox roll)22和刮刀辊(doctor roll)23旋转，在网纹传墨辊22和刮刀辊23之间均匀提供一种定向材料21。用一个具有注射器形状的分配器20提供定向材料21。然后，当网纹传墨辊22在旋转中接触到上面附着有橡皮凸版(rubber plate)25的印刷辊24时，形成在网纹传墨辊22表面上的定向材料21转移到橡皮凸版25上。在橡皮凸版25上形成一个掩模图形，从而在基板26上有选择地印刷定向层。橡皮凸版25的掩模图形与要在上面施加定向材料21的基板26对准。
当移动其上装载有基板26的一个印刷台27而接触到印刷辊24时，定向材料21被转移到橡皮凸版25上，随后被转移到基板26上形成定向层。定向层的厚度大约是500(埃)到1000(埃)。然而，定向层中100(埃)的厚度变化会在LCD装置的屏幕上产生污点。因此，具有均匀厚度的定向层对于LCD装置屏幕上的图像质量是关键的。
分配器20用沿着网纹传墨辊22上部左右扫动的方式在网纹传墨辊22和刮刀辊23之间提供定向材料21。结果，随着左右扫动的分配方法所得到的定向层厚度不一定是一致的。随着基板26尺寸的增大，越来越难以形成均匀厚度的定向层。例如，对应着左右扫动端部的定向层侧边边缘的厚度会与定向层中间的厚度不同。
由于转移到橡皮凸版25上的所有定向材料21不必完全转移到基板26上，与转移到基板26上的定向材料21的数量相比，有大量的定向材料21被浪费了。因此，浪费的定向材料21会不必要地增加生产成本。进而，必须要周期性执行清洁工序，这样会使工艺复杂化并降低产量。另外，当基板尺寸会因需要生产另外的型号而改变时，必须更换辊子(刮刀辊、网纹传墨辊和印刷辊)。另外，随着基板尺寸的扩大，辊印刷设备(即网纹传墨辊和印刷辊)的尺寸需要增大。也就是说，大基板需要相应的大型设备，在这种情况下就难以维持均匀厚度的定向层。
发明内容
为此，本发明为形成液晶显示装置中的定向层提供了一种装置，其能够基本上解决因现有技术的局限和缺点带来的一些问题。
本发明的一个目的是提供一种设备，用来按均匀的厚度在整个基板上形成液晶显示装置的定向层。
本发明的另一目的是提供一种为液晶显示装置形成定向层的设备，能够降低制造成本。
本发明的再一目的是提供一种为液晶显示装置形成定向层的设备，它能够形成定向层，并且能检查定向材料的排放是否正常。
以下要说明本发明的附加特征和优点，一部分可以从说明书中看出，或者是通过对本发明的实践来学习。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构就能实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了按照本发明的意图实现上述目的和其他优点，以下要具体和广泛地说明，一种为液晶显示装置形成定向层的设备包括：头部(head)具有多个孔的定向材料滴落(dropping)单元，其用来在基板上滴落定向材料；为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；测量从头部滴落的定向材料的扫描单元；以及根据扫描单元的扫描数据显示图像从而用来检查头部多个孔排放状态的监视器。
按照另一方面，一种为液晶显示装置形成定向层的设备包括：头部具有至少一个第一孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；测量由第一孔滴落的定向材料的扫描单元；图像解释单元，其用来从扫描单元接收扫描数据，并解释扫描数据而产生代表数据；以及监视器，其用来接收代表数据并且显示表示第一孔排放状态的代表图像。
按照再一方面，一种为液晶显示装置形成定向层的设备包括：头部具有多个孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；根据对头部滴落的定向材料的测量产生扫描数据的扫描单元；图像解释单元，其用来从扫描单元接收扫描数据，并解释扫描数据而产生代表数据；以及监视器，其用来接收代表数据并且显示表示头部多个孔排放状态的代表图像。
根据下文参照附图对本发明的详细说明就能理解本发明的上述及其他目的、特征、各个方面及其优点。
附图说明
所包括的用来便于进一步理解本发明并且作为说明书一个组成部分的附图表示了本发明的实施例，连同说明书一起可用来解释本发明的原理。
图1是现有技术中一种液晶显示装置的截面图；
图2是现有技术中一种液晶显示装置的制造方法的流程图；
图3表示按照现有技术形成定向层的一种方法的示意图；
图4是一种用来形成定向层的设备的示意图；
图5是定向层形成设备中定向材料滴落单元底部的平面图；
图6的示意图表示一种用来测试定向薄膜排放状态的方法；
图7的示意图表示按照本发明的一个实施例用来为液晶显示装置形成定向层的一种设备；以及
图8是表示对应着定向层形成设备中头部的孔在监视器上显示的定向材料排放状态的图。
具体实施方式
以下要参照附图详细解释本发明的最佳实施例。
图4是一种用来形成定向层的设备的示意图。如图4所示的定向层形成设备包括在基板上滴落定向材料的定向材料滴落单元120和一个用来固定定向材料滴落单元120的工作台100a。在制备好基板100之后将基板100装载到工作台上，然后在基板100上形成定向层130。
基板100是一个母板，在上面设有用于多个单元面板的多个基板。例如，母板100的基板110a可以是分别通过薄膜晶体管阵列工序和滤色片工序形成的薄膜晶体管基板或滤色片基板。
在薄膜晶体管阵列工序中，制备好第一透明基板，然后在基板上垂直和水平地形成限定象素区的多条栅极线和多条数据线。接着将一个驱动装置例如是薄膜晶体管连接到各个象素区内的栅极线和数据线。在薄膜晶体管和整个象素区上面形成钝化层，然后在钝化层上面形成透明象素电极。
在滤色片工序中，制备好第二透明基板，然后在第二透明基板上形成黑色矩阵。接着在第二透明基板上对应着各个象素区形成滤色片。然后在滤色片和黑色矩阵上面形成公共电极。
图4中的定向层形成设备被用来在基板100上形成定向层130。定向层形成设备采用喷墨方法，并且包括在基板100上直接滴落定向材料的定向材料滴落单元120，为定向材料滴落单元120供应定向材料150的定向材料供应单元160，以及用来机械连接定向材料滴落单元120和定向材料供应单元160的定向材料供应管161。定向材料供应管161还向定向材料滴落单元120供应定向材料150。
定向材料滴落单元120包括多个孔。要滴落在基板上的定向材料的供应量和定向材料的滴落位置由孔的打开和关闭来控制。要滴落在基板上的定向材料的量还受孔径的控制。还可以通过控制孔的数量来控制定向层工序时间。
若是向储存定向材料150的定向材料供应单元160供应氮气(N2)，定向材料供应单元160内的压力会因氮气而上升，定向材料150随之通过定向材料供应管161被引入定向材料滴落单元120中。此时，引入的定向材料通过定向材料滴落单元120中形成的孔被滴落到基板100上，在基板110a上按照均匀的厚度形成定向层。
移动上面装有基板100的工作台100a或者定向材料滴落单元120，并配合着从定向材料滴落单元120滴落的定向材料就能形成一个均匀的定向层。定向层130被选择形成在母板100上定向材料滴落单元120所通过的一个区域110。在这种情况下，当定向材料滴落单元120在工作台(未表示)上面移动而向基板100上供应定向材料150时，可以通过关闭定向材料滴落单元120中的一些孔来有选择地形成定向层130。定向层形成区基本上就是已形成薄膜晶体管阵列基板或滤色片基板的区域。
定向材料滴落单元120包括至少一个具有多个孔的头部120a，可以用这些孔控制由头部来滴落的一行定向材料滴落区130，与母板的长度无关。当然，为了有其他定向材料滴落区130还可以增加更多的头部，与母板的长度无关。另外，不同行的定向材料滴落区130的列方向宽度可以有不同尺寸。
图5是定向层形成设备中定向材料滴落单元120底部的平面图。如图5所示，定向材料滴落单元120包括按列方向布置的多个头部120a。各个头部120a包括按规则间隔d1隔开的多个孔125。定向材料通过孔125滴落到基板上。因此，通过控制孔125的尺寸和孔125之间的隔离间隔d1就能控制形成在基板110上的定向层的厚度和定向层厚度的均匀性。另外，由于各个孔125可以打开、关闭，即便是对于具有两个以上基板模型的多模型玻璃(multi-model glass)，也容易通过有选择地打开、关闭这些孔而形成定向层。
如上所述，采用喷墨方法的定向层形成设备很容易对付各种基板模型和大型基板。由于能够按照需要量直接在基板上滴落定向材料，定向材料的消耗量得以减少，因而能够大大降低液晶显示装置的制造成本。如果有异物粘在定向材料滴落单元120的孔125中，或是如果定向材料滴落单元120的孔125因某种原因堵塞，那么在基板上滴落定向材料时就不能均匀地滴落定向材料，这样就不能在基板上获得均匀厚度的定向层。
为了维持均匀厚度的定向层，有一种方法是在滴落定向材料的过程中用肉眼检查定向材料滴落单元的孔。然而，用肉眼确定定向材料的正常滴落是极为困难的，这是因为基板100与定向材料滴落单元120之间的间隔距离很小，只有0.5mm到3mm。另外，定向材料滴落单元120的孔发生局部堵塞是很难用肉眼检测到的。
图6的示意图表示用来测试定向薄膜排放状态的一种方法。如图6所示，用测试纸205来检查通过定向材料滴落单元120的孔的定向材料排放状态是否正常。具体的检查是将测试纸205放置在工作台100a上，然后，在用定向材料滴落单元120在基板上形成定向层之前，用一个头部120a在测试纸205上滴落定向材料。单独测试各个头部以确定是否只有头部120a的一部分能正常分配。
采用测试纸测试定向薄膜排放状态的方法存在许多问题。一个问题是完成测试需要很长时间，这是因为各个头部是单独测试的。另一个问题是不能精确地检查各个孔的排放量以确定有没有局部堵塞的孔。另外，在测试纸上测试定向薄膜的排放状态不一定能代表实际定向层形成工序过程中滴落的定向材料。例如，定向材料滴落单元的孔在定向层形成工序中可能被堵塞。
为了克服这些问题，本发明的实施例包括用来检查各个头部的定向材料排放的一个扫描单元和一个监视器。这样就能检查孔的排放状态以确定在定向层形成工序中能否正常滴落定向材料。另一种方法是将扫描单元从一个孔滴落的定向材料测量中获得的扫描数据变换成表示孔的排放状态的代表数据。然后可以在监视器上观察这一代表数据。还可以采用分别对应着多个孔的多个扫描单元，从而由各个单独的扫描单元监视从扫描单元所监视的孔中滴落的定向材料的排放状态。这样就能精确监视每个孔的排放状态。
图7的示意图表示按照本发明的一个实施例用来为液晶显示装置形成定向层的一种设备。如图7所示，按照本实施例用来形成定向层的一种设备包括定向材料滴落单元120，通过在基板100上滴落定向材料而在薄膜晶体管或滤色片基板110a上形成定向层130；为定向材料滴落单元120供应定向材料的定向材料供应单元160；以及安装在定向材料滴落单元120上用来观测定向材料排放状态的定向材料排放测试单元250。除定向材料排放测试单元250之外的各个部件均与图5中所示的部件相同，并且相同的部件采用与图5中相同的标号。
定向材料排放测试单元250包括多个扫描单元210和根据扫描单元210的扫描数据显示图像的监视器220。各个扫描单元210包括可用于头部中的一系列孔的光学接收装置或是用于头部中各个孔的光学接收装置。也可以在扫描单元210和监视器220之间提供一个图像解释单元215，从各个扫描单元210接收扫描数据，解释扫描数据而产生代表数据，并且将代表数据发送到监视器220。
扫描单元210中的独立扫描单元被附接在定向材料滴落单元120的各个头部120a上，从而由扫描单元210同时形成各个头部120a滴落的定向材料的排放状态图像。另外，由于扫描单元210即使是在向基板上滴落定向材料的同时也能检测定向材料滴落单元120的运动，在处理过程中能够形象地观测定向材料的排放状态。这样就能避免象采用测试纸进行测试时那样逐个测试各个头部来检查定向材料的排放是否正常所带来的不便。
图8是表示对应着定向层形成设备中头部的孔在监视器上显示的定向材料排放状态的图。测量头部中定向材料柱的下降和持续时间就能精确监视头部的分配状态。监视器220能够根据长时间对定向材料分配进行的光学扫描来显示一个代表数据。这样就容易检查被滴落到基板上的定向材料的排放量和排放速度。
如图8所示，监视器能够按照代表图像显示定向材料的排放量，定向材料滴落单元120的头部120a中的孔125对应着棒状图形。具体地说，一个棒状图形201对应着头部120a中的一个孔125，并且代表从孔125中排放的定向材料量。如果各个孔125的棒状图形201高度一致，从各个孔中滴落的定向材料量就是相同的。另一方面，如果对应着具体一个孔的棒状图形203的高度与其他棒状图形明显要低，那么定向材料就不是正常排放的，这是因为这个头部至少有局部被堵塞。
本发明的具体实施例提供了一种用喷墨方法为液晶显示装置形成定向层的设备。具体地说，这种形成定向层的设备具有一个定向材料排放测试单元，用来在形成定向层之前检测能否正常排放定向材料，从而形成具有均匀厚度的定向层。同时，按照本发明能够改善定向层厚度的均匀性，因为能够通过定向材料排放测试系统来自动检查各个孔的定向材料的排放状态，该系统包括扫描单元，数据解释单元和一个监视器。这样就能缩短用来检测定向材料能否正常排放的测试时间，并且能改善定向层的厚度均匀性，从而改善生产率。
本领域的技术人员能够看出，无需脱离本发明的原理和范围还能对本发明的液晶显示装置形成定向层的设备作出各种各样的修改和变更。因此，本发明应该覆盖属于本发明权利要求书及其等效物范围内的修改和变更。

Claims (20)

1.一种为液晶显示装置形成定向层的设备，包括：
头部具有多个孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；
为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；
测量从头部滴落的定向材料的扫描单元；以及
根据扫描单元的扫描数据显示图像从而能够检查头部中多个孔排放状态的监视器。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括连接头部和定向材料供应单元的定向材料供应管。
3.按照权利要求1所述的设备，其特征是在于，进一步包括数据解释单元，其用来从扫描单元接收扫描数据，解释扫描数据而产生代表数据，然后发送代表数据从而在监视器上显示代表图像。
4.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，从定向材料滴落单元排放的定向材料量受多个孔打开和关闭的控制。
5.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，从定向材料滴落单元排放的定向材料量受多个孔的孔径控制。
6.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，扫描单元安装在头部上，使得能够监视定向材料在基板上的运动。
7.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括多个头部和多个扫描单元，使得各个扫描单元对应着各个头部来安装。
8.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括在扫描单元中的多个光学接收器，使各个光学接收器对应着扫描单元中的各个孔。
9.一种为液晶显示装置形成定向层的设备，包括：
头部具有至少一个第一孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；
为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；
测量由第一孔滴落的定向材料的扫描单元；
图像解释单元，其用来从扫描单元接收扫描数据，并解释扫描数据而产生代表数据；以及
监视器，其用来接收代表数据并且显示表示第一孔排放状态的代表图像。
10.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括连接头部和定向材料供应单元的定向材料供应管。
11.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，代表图像是棒状图像，棒对应着第一孔。
12.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，从第一孔排放的定向材料量受第一孔打开和关闭的控制。
13.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，从第一孔排放的定向材料量受第一孔的孔径控制。
14.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，扫描单元安装在头部上，使得能够监视定向材料在基板上的运动。
15.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括多个头部和多个扫描单元，使得各个扫描单元对应着各个头部来设置。
16.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括扫描单元中的多个光学接收器和头部中的多个孔，使各个光学接收器对应着头部中的一个孔。
17.一种为液晶显示装置形成定向层的设备，包括：
头部具有多个孔的定向材料滴落单元，其用来在基板上滴落定向材料；
为定向材料滴落单元供应定向材料的定向材料供应单元；
根据对从头部滴落的定向材料的测量产生扫描数据的扫描单元；
图像解释单元，其用来从扫描单元接收扫描数据，并解释扫描数据而产生代表数据；以及
监视器，其用来接收代表数据并且显示表示头部中多个孔排放状态的代表图像。
18.按照权利要求17所述的设备，其特征在于，代表图像是棒状图像，棒对应着各自的一个孔。
19.按照权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括多个头部和多个扫描单元，使得各个扫描单元对应着各个头部安装。
20.按照权利要求17所述的设备，其特征在于，进一步包括在扫描单元中的多个光学接收器，使得各个光学接收器对应着头部中的一个孔。
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