DE102004055287B4 - Vorrichtung zum Ausgeben eines Flüssigkristalls - Google Patents
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Abstract
– einem Behälter (122) zum Aufnehmen eines Flüssigkristallmaterials (107);
– einer Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140) zum Ansaugen des Flüssigkristallmaterials (107) und zum Ausgeben desselben,
wobei die Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140) Folgendes umfasst:
– einen Zylinder (142),
– einen Kolben (145), der in den Zylinder (142) eingesetzt und an einem Ende mit einer Nut (145a) versehen ist, um durch Drehung und Auf-Ab-Bewegung Flüssigkristallmaterial (107) anzusaugen und auszugeben; und
– eine Saugöffnung (147) und eine Ausgabeöffnung (148) zum Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkristallmaterial (107) entsprechend der Bewegung des Kolbens (145);
– einer ersten Verbindungsleitung (126) zum Verbinden des Behälters (122) und der Ausgabepumpe (140); und
– einem Stift (128), der am Ende der ersten Verbindungsleitung (126) installiert ist und dabei in ein am Behälter (122) ausgebildetes Kissen eingeführt ist, wobei das Innere des Stifts (128) hohl ist, um Flüssigkristall des Behälters (122) einzuleiten;
– einer...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgeben eines Flüssigkristalls.
- In jüngerer Zeit wurden eine Vielzahl neuer tragbarer elektrischer Vorrichtungen, wie Mobiltelefone, persönliche digitale Assistenten (PDAs) und Notebookcomputer wegen ihrer geringen Größe, ihres geringen Gewichts und ihres energieeffizienten Betriebs entwickelt. Demgemäß wurden auch Flachtafeldisplays entwickelt, wie Flüssigkristalldisplays (LCDs), Plasmadisplaytafeln (PDPs), Feldemissionsdisplays (FEDs) und Vakuumfluoreszenzdisplays (VFDs). Von diesen Flachtafeldisplays werden aktuell LCDs wegen ihres einfachen Ansteuerschemas und ihrer hervorragenden Bildqualität in Massen hergestellt.
- Die
1 ist eine Schnittansicht eines LCD gemäß der einschlägigen Technik. In der1 verfügt ein LCD1 über ein unteres Substrat5 , ein oberes Substrat3 und eine dazwischen ausgebildete Flüssigkristallschicht7 . Das untere Substrat5 ist ein Treibervorrichtungsarray-Substrat, und es verfügt über eine Vielzahl von Pixeln (nicht dargestellt) und eine Treibervorrichtung, wie einen Dünnschichttransistor (TFT), der an jedem Pixel ausgebildet ist. Das obere Substrat3 ist ein Farbfiltersubstrat, und es enthält eine Farbfilterschicht zum Reproduzieren echter Farbe. Außerdem sind auf dem unteren Substrat5 und dem oberen Substrat3 eine Pixelelektrode bzw. eine gemeinsame Elektrode ausgebildet. Sowohl auf dem unteren Substrat5 als auch dem oberen Substrat3 ist eine Ausrichtungsschicht ausgebildet, um Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht7 auszurichten. - Das untere Substrat
5 und das obere Substrat3 sind durch ein Abdichtmittel9 entlang ihrem Umfang aneinander befestigt, und die Flüssigkristallschicht7 ist durch dieses eingegrenzt. Die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht7 werden durch die auf dem unteren Substrat5 ausgebildeten Treibervorrichtungen umorientiert, um dadurch die Menge des durch die Flüssigkristallschicht7 gestrahlten Lichts zu steuern, wodurch ein Bild angezeigt wird. - Die
2 ist ein Flussdiagramm zu einem Herstellverfahren für ein LCD gemäß der einschlägigen Technik. Gemäß der2 verfügt ein bekanntes Herstellverfahren über drei Unterprozesse zum Herstellen eines LCD: einen Prozess zum Herstellen eines Arrays von Treibervorrichtungen auf dem unteren Substrat5 ; einen Prozess zum Herstellen des Farbfilters auf dem oberen Substrat3 ; und einen Zellenprozess. - In einem Schritt S101 werden auf dem unteren Substrat
5 eine Vielzahl von Gateleitungen und Datenleitungen hergestellt, um im Prozess zur Herstellung des Arrays von Treibervorrichtungen Pixelgebiete auszubilden, wobei in jedem Pixelgebiet ein TFT hergestellt wird, der jeweils mit einer Gateleitung und einer Datenleitung verbunden ist. Außerdem wird bei diesem Prozess eine Pixelelektrode hergestellt, die mit dem TFT verbunden ist, um die Flüssigkristallschicht entsprechend einem über diesen angelegten Signal anzusteuern. - In einem Schritt S104 werden Farbfilterschichten für R, G und B zum Wiedergeben von Farbe sowie eine gemeinsame Elektrode durch den Farbfilterprozess auf dem oberen Substrat
3 hergestellt. - In Schritten S102 und S105 werden auf dem unteren Substrat
5 und dem oberen Substrat3 Ausrichtungsschichten hergestellt, die dann individuell gerieben werden, um für eine Oberflächenverankerung (d. h. einen Vorkippwinkel und eine Orientierungsrichtung) der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht7 zu sorgen. - In einem Schritt S103 werden Abstandshalter auf dem unteren Substrat
5 verteilt, um zwischen diesem und dem oberen Substrat3 einen gleichmäßigen Zellenzwischenraum aufrecht erhalten zu können. - In einem Schritt S106 wird entlang Außenabschnitten des oberen Substrats
3 ein Abdichtmittel aufgedruckt. - In einem Schritt S107 werden das untere Substrat
5 und das obere Substrat3 durch Druckausübung zusammengebaut. - Das untere Substrat
5 und das obere Substrat3 bestehen jeweils aus Glas, und sie enthalten eine Vielzahl von Tafel-Einheitsgebieten, in denen jeweils eine Treibervorrichtung und eine Farbfilterschicht ausgebildet sind. - In einem Schritt S108 werden das obere und das untere Glassubstrat
5 und3 , die zusammengebaut sind, in Tafeleinheiten zerschnitten. - In einem Schritt S109 wird ein Flüssigkristallmaterial in den zwischen dem oberen und dem unteren Substrat
5 und3 der Tafeleinheiten gebildeten Zwischenraum durch ein Flüssigkristalleinspritzloch eingefüllt, das anschließend verschlossen wird. - In einem Schritt S110 wird die gefüllte und abgedichtete Tafeleinheit getestet.
- Die
3 ist eine schematische Ansicht eines Flüssigkristall-Einfüllsystems zum Herstellen eines LCD gemäß der einschlägigen Technik. Gemäß der3 wird ein Behälter12 , in dem ein Flüssigkristallmaterial14 enthalten ist, in einer Vakuumkammer10 platziert, und die LCD-Tafel1 wird an der Oberseite des Behälters12 platziert. Dann wird die Vakuumkammer10 mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) verbunden, um in ihr einen vorbestimmten Unterdruck aufrecht zu erhalten. Außerdem ist in der Vakuumkammer10 eine Verstellvorrichtung (nicht dargestellt) für LCD-Tafeln vorhanden, um die LCD-Tafel1 von der Oberseite des Behälters12 zur Oberfläche des Flüssigkristallmaterials14 zu bewegen, damit ein Einfüllloch16 der LCD-Tafel1 mit dem Flüssigkristallmaterial14 in Kontakt gelangt. Daher wird dieses Verfahren allgemein als Flüssigkristall-Taucheinfüllverfahren bezeichnet. - Wenn der Unterdruck in der Vakuumkammer
10 durch Einlassen von Stickstoff (N2) in sie erhöht wird, während das Einfüllloch16 der LCD-Tafel1 mit der Oberfläche des Flüssigkristallmaterials14 in Kontakt steht, wird das Flüssigkristallmaterial14 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck innerhalb der LCD-Tafel1 und dem ansteigenden Druck innerhalb der Vakuumkammer10 durch das Einfüllloch16 in die LCD-Tafel1 eingefüllt. Nachdem das Flüssigkristallmaterial14 die LCD-Tafel1 vollständig aufgefüllt hat, wird das Einfüllloch16 mit einem Dichtmittel verschlossen, um das Flüssigkristallmaterial14 dicht innerhalb der LCD-Tafel1 einzuschließen. Demgemäß wird dieses Verfahren als Vakuumeinfüllverfahren bezeichnet. - Jedoch bestehen sowohl beim Flüssigkristall-Taucheinfüllverfahren als auch beim Vakuumeinfüllverfahren verschiedene Probleme.
- Erstens ist die Gesamtzeit zum Einfüllen des Flüssigkristallmaterials
14 in die LCD-Tafel1 relativ lang. Im Allgemeinen ist die Zwischenraumdicke zwischen dem Substrat mit einem Array von Treibervorrichtung und dem Farbfiltersubstrat in der LCD-Tafel1 relativ klein, d. h. einige Mikrometer. Demgemäß wird nur eine relativ kleine Menge an Flüssigkristallmaterial14 pro Zeiteinheit in die LCD-Tafel1 eingefüllt. Zum Beispiel benötigt es ungefähr 8 Stunden, um Flüssigkristallmaterial14 vollständig in eine LCD-Tafel1 von 15 Zoll einzufüllen, wodurch die Herstelleffizienz verringert ist. - Zweitens nimmt der Verbrauch von Flüssigkristallmaterial
14 beim Flüssigkristall-Einfüllverfahren zu. Tatsächlich wird nur eine kleine Menge an Flüssigkristallmaterial14 im Behälter12 tatsächlich in die LCD-Tafel1 eingefüllt. Demgemäß ist das nicht genutzte Flüssigkristallmaterial14 während des Einsetzens der LCD-Tafel1 in die Vakuumkammer10 der Atmosphäre oder anderen Gasen ausgesetzt, wodurch es verunreinigt wird. So muss jegliches verbliebendes Flüssigkristallmaterial14 nach dem Befüllen mehrerer LCD-Tafeln1 weggeworfen werden, was die Herstellkosten erhöht. - Um die Probleme bei den genannten herkömmlichen Flüssigkristall-Einfüllverfahren zu lösen, wurde vor kurzem ein Flüssigkristall-Ausgabeverfahren eingeführt. Dieses Flüssigkristall-Ausgabeverfahren ist ein Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallschicht durch direktes Ausgeben des Flüssigkristallmaterials auf die Substrate und durch Verteilen des aufgetropften Flüssigkristallmaterials über die gesamte Tafel durch Zusammendrücken der Substrate während der Zusammenbauprozedur derselben, anstatt dass das Flüssigkristallmaterial durch die Druckdifferenz zwischen der Innen- und der Außenseite einer Tafel in die leere Tafel eingepresst würde. Bei diesem Flüssigkristall-Ausgabeverfahren wird das Flüssigkristallmaterial direkt innerhalb einer kurzen Zeitperiode auf ein Substrat getropft, so dass eine Flüssigkristallschicht in einem LCD großer Fläche schnell hergestellt werden kann. Außerdem kann der Verbrauch an Flüssigkristallmaterial aufgrund des direkten Ausgebens des Flüssigkristallmaterials auf die benötigte Menge minimiert werden, weswegen die Herstellkosten gesenkt werden können.
- Ein Beispiel hierfür ist aus der
US 2003/0155373 A1 - Die nachveröffentlichte
DE 10 2004 030 135 A1 mit älterem Zeitrang beschreibt ein Flüssigkristall-Ausgabesystem sowie ein Verfahren zum Ausgeben von Flüssigkristallmaterial unter Verwendung desselben. Hierbei umfasst eine Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung einen Flüssigkristallmaterial-Behälter, eine Flüssigkristall-Ausgabepumpe und eine Düse. Die Flüssigkristall-Ausgabepumpe umfasst hierbei einen Zylinder, einen in den Zylinder eingesetzten Kolben mit einer Nut in einem bestimmten Bereich eines unteren Teils des Kolbens zum Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkristallmaterial durch Drehung und Auf-/Ab-Bewegung, und eine Ansaugöffnung sowie eine Ausgabeöffnung zum Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkristallmaterial entsprechend der Bewegung des Kolbens. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausgeben von Flüssigkristall zu schaffen, mit der es möglich ist, eine genaue Menge an sauberem Flüssigkristall auszugeben. Diese Aufgabe ist durch die Vorrichtung gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
- Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich werden.
- Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
-
1 ist eine Schnittansicht eines LCD gemäß der einschlägigen Technik; -
2 ist ein Flussdiagramm zu einem Herstellverfahren für ein LCD gemäß der einschlägigen Technik; -
3 ist eine schematische Ansicht eines Flüssigkristall-Einfüllsystems zum Herstellen eines LCD gemäß der einschlägigen Technik; -
4 ist eine Schnittansicht eines mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten LCD; -
5 ist ein Flussdiagramm eines Herstellverfahrens für ein LCD mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
6 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Grundkonzepts eines Flüssigkristall-Ausgabeverfahrens mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkristallspenders gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
8 ist eine perspektivische Ansicht des Flüssigkristallspenders der7 in auseinandergebautem Zustand; -
9A ist eine perspektivische Ansicht einer Flüssigkristall-Ausgabepumpe beim Flüssigkristallspender gemäß der7 ; -
9B ist eine perspektivische Ansicht der Flüssigkristall-Ausgabepumpe der9A in auseinandergebautem Zustand; -
10 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die genannte Flüssigkristall-Ausgabepumpe an einer Befestigungseinheit befestigt ist. -
11A bis11D sind Betriebsansichten der genannten Flüssigkristall-Ausgabepumpe; -
12 ist eine Ansicht der genannten Flüssigkristall-Ausgabepumpe, deren Befestigungswinkel vergrößert wurde; -
13 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem sich Flüssigkristall an der Oberfläche einer Düse angehäuft hat; -
14 ist eine Ansicht, die ein Steuerungssystem eines Flüssigkristallspenders gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
15 ist eine Ansicht, die eine Reinigungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und -
16 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Flüssigkristall-Ausgabeverfahrens mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. - Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
- Die
4 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Grundkonzepts eines Flüssigkristall-Ausgabeverfahrens mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäß der4 kann Flüssigkristallmaterial107 auf ein unteres Substrat105 mit einer Treibervorrichtung aufgetropft werden, bevor ein oberes Substrat103 mit einem Farbfilter darauf gelegt wird. Alternativ kann das Flüssigkristallmaterial107 auf das obere Substrat103 aufgetropft werden, auf dem das Farbfilter ausgebildet ist. So kann das Flüssigkristallmaterial107 z. B. entweder auf einem TFT-Substrat oder einem Farbfilter(CF = Colour Filter)-Substrat hergestellt werden. - Entlang dem Außenumfang des oberen Substrats
103 kann ein Dichtmittel109 aufgetragen werden. Dann können das obere Substrat103 und das untere Substrat105 dadurch zusammengebaut werden, dass sie zusammengedrückt werden, wodurch eine LCD-Tafel101 gebildet wird. Demgemäß können sich die Tropfen des Flüssigkristallmaterials107 zwischen dem oberen und dem unteren Substrat103 und105 durch den auf diese ausgeübten Druck ausbreiten, so dass sich zwischen diesen Substraten eine Flüssigkristallschicht gleichmäßiger Dicke ausbildet. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Flüssigkristallmaterial107 auf das untere Substrat103 aufgetropft, bevor das obere Substrat105 mit diesem zusammengebaut wird, um eine LCD-Tafel101 herzustellen. - In einem Schritt S201 des in der
5 veranschaulichten Flüssigkristall-Ausgabeverfahrens mit einer Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Treibervorrichtung, wie ein TFT, unter Verwendung eines TFT-Arrayprozesses auf dem oberen Substrat hergestellt. - In einem Schritt S204 wird auf dem unteren Substrat
105 unter Verwendung eines Farbfilterprozesses eine Farbfilterschicht hergestellt. Der TFT-Arrayprozess und der Farbfilterprozess entsprechen im Wesentlichen den bekannten derartigen Prozessen, und sie werden vorzugsweise an Glassubstraten mit mehreren Tafeleinheiten ausgeführt. Hierbei können das obere und das untere Substrat jeweils aus einer Glasplatte mit einer Fläche von ungefähr 1000 × 1200 mm2 oder mehr bestehen. Es können jedoch auch Glassubstrate mit kleineren Flächen verwendet werden. - In Schritten S202 und S205 werden auf dem oberen bzw. unteren Substrat Ausrichtungsschichten hergestellt und gerieben.
- In einem Schritt S203 wird Flüssigkristallmaterial
107 auf das untere Substrat105 einer LCD-Tafeleinheit aufgetropft. - In einem Schritt S206 wird ein Abdichtmittel
109 entlang dem Außenumfang einer LCD-Tafeleinheit des oberen Substrats aufgedruckt. - In einem Schritt S207 werden das obere und das untere Substrat so angebracht, dass sie einander zugewandt sind, und sie werden zusammengedrückt, damit sie unter Verwendung des Abdichtmittels miteinander verbunden werden. Dabei breitet sich das eingetropfte Flüssigkristallmaterial zwischen dem oberen und dem unteren Substrat sowie dem Abdichtmittel aus.
- In einem Schritt S208 werden das obere und das untere Substrat im zusammengebauten Zustand zu mehreren LCD-Tafeleinheiten zerschnitten.
- In einem S209 werden die LCD-Tafeleinheiten getestet.
- Das anhand der
5 erläuterte Flüssigkristall-Ausgabeverfahren unterscheidet sich von dem anhand der2 erläuterten bekannten Flüssigkristall-Einfüllverfahren dadurch, dass der Flüssigkristall nicht im Vakuum eingefüllt wird, sondern durch einen Spender ausgegeben wird, und es unterscheidet sich hinsichtlich der Bearbeitungszeit, insbesondere bei Glassubstraten mit großer Fläche. Beim LCD-Herstellverfahren gemäß der2 wird ein Flüssigkristall durch ein Einfüllloch eingefüllt, das anschließend durch ein Abdichtmittel abgedichtet wird. Jedoch wird beim der5 gemäßen Flüssigkristall-Ausgabeverfahren das Flüssigkristallmaterial direkt auf ein Substrat aufgetropft, so dass kein Abdichtprozess für ein Einfüllloch erforderlich ist. Beim anhand der2 erläuterten bekannten LCD-Herstellverfahren steht, was jedoch nicht dargestellt ist, das Substrat beim Einfüllen von Flüssigkristall mit diesem in Kontakt, so dass die Außenseite der Tafel durch den Flüssigkristall verschmutzt wird, so dass ein Prozess zum Reinigen des verschmutzten Substrats erforderlich ist. Jedoch wird beim der5 gemäßen LCD-Herstellverfahren das Flüssigkristallmaterial direkt auf das Substrat getropft, so dass die Tafel nicht durch Flüssigkristall verschmutzt wird, wodurch kein Reinigungsprozess erforderlich ist. Das der5 gemäße Flüssigkristall-Ausgabeverfahren ist einfacher als das bekannte LCD-Herstellverfahren mit Einfüllung eines Flüssigkristallmaterials, so dass erhöhte Herstelleffizienz und erhöhte Ausbeute erzielt werden. - Beim der
5 gemäßen Flüssigkristall-Ausgabeverfahren beeinflussen die Ausgabeposition von Flüssigkristall sowie die Ausgabemenge desselben die Ausbildung einer Flüssigkristallschicht mit gewünschter Dicke am stärksten. Insbesondere sind, da die Dicke einer Flüssigkristallschicht in engem Zusammenhang mit dem Zwischenraum einer Flüssigkristalltafel steht, eine genaue Ausgabeposition des Flüssigkristallmaterials und eine genaue Menge desselben sehr wesentlich, um eine Beeinträchtigung einer Flüssigkristalltafel zu vermeiden. Um eine genaue Flüssigkristallmenge an einer genauen Position aufzutropfen, ist durch die Erfindung ein Flüssigkristallspender geschaffen. - Die
6 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Grundkonzepts eines Flüssigkristall-Ausgabeverfahrens zum Ausgeben von Flüssigkristallmaterial107 auf ein Substrat105 großer Fläche unter Verwendung eines über diesem angeordneten Flüssigkristallspenders120 . Im Flüssigkristallspender120 befindet sich Flüssigkristallmaterial, was jedoch nicht dargestellt ist, um mit einer bestimmten Menge auf das Substrat ausgegeben zu werden. - Wenn das Flüssigkristallmaterial
107 auf das aus Glas bestehende Substrat105 aufgetropft wird, wird das letztere mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit entlang Richtungen x und y verstellt, während der Flüssigkristallspender120 das Flüssigkristallmaterial mit vorbestimmten Zeitintervallen ausgibt. Demgemäß ist das auf das Substrat105 ausgegebene Flüssigkristallmaterial mit vorbestimmten Intervallen entlang den Richtungen x und y angeordnet. Alternativ kann das Substrat105 fixiert sein, während sich der Flüssigkristallspender120 entlang den Richtungen x und y bewegt, um das Flüssigkristallmaterial107 mit vorbestimmten Intervallen aufzutropfen. Jedoch kann die Form des Flüssigkristallmaterials107 durch irgendwelche Schwingungen des Flüssigkristallspenders120 geändert werden, wodurch Fehler hinsichtlich der Ausgabeposition und der Ausgabemenge des Flüssigkristallmaterials107 auftreten können. Daher ist es bevorzugt, dass der Flüssigkristallspender120 fixiert ist und das Substrat105 bewegt wird. - Gemäß den
7 und8 verfügt der Flüssigkristallspender120 über einen zylindrischen Flüssigkristallmaterialbehälter122 , der in einem Gehäuse123 untergebracht ist. Der Flüssigkristallmaterialbehälter122 besteht aus Polyethylen, und in ihm ist das Flüssigkristallmaterial untergebracht. Das Gehäuse123 besteht aus rostfreiem Stahl, und es nimmt den Flüssigkristallmaterialbehälter122 auf. Da Polyethylen über hohe Plastizität verfügt, kann damit leicht ein Behälter gewünschter Form hergestellt werden. Auch reagiert Polyethylen nicht mit dem in ihm enthaltenen Flüssigkristallmaterial107 , so dass es gut als Flüssigkristallmaterialbehälter122 verwendbar ist. Jedoch verfügt Polyethylen über geringe Festigkeit, so dass es bei Einwirkung von Kräften leicht verformt werden kann. Bei einer solchen Verformung kann das Flüssigkristallmaterial107 nicht genau auf ein Substrat ausgegeben werden. Daher wird der Flüssigkristallmaterialbehälter122 in das Gehäuse123 aus rostfreiem Stahl mit hoher Festigkeit eingesetzt. - Obwohl es nicht dargestellt ist, kann im oberen Teil des Flüssigkristallmaterialbehälters
122 eine Gaszuführleitung vorhanden sein, durch die ein Inertgas wie Stickstoff zugeführt werden kann. Das Gas wird in diejenigen Teile des Flüssigkristallmaterialbehälters122 geleitet, die nicht von Flüssigkristallmaterial107 eingenommen werden. Dadurch drückt das Gas auf das Flüssigkristallmaterial107 , und es sorgt dafür, dass dieses auf ein Substrat ausgegeben werden kann. - Der Flüssigkristallmaterialbehälter
122 kann aus einem sich nicht verformenden Material wie rostfreiem Stahl bestehen. Dann ist das Gehäuse123 nicht erforderlich, so dass die Herstellkosten für den Flüssigkristallspender120 verringert sind. Das Innere des Flüssigkristallmaterialbehälters122 kann mit einem Fluorharz beschichtet sein, um dadurch zu verhindern, dass das in ihm enthaltene Flüssigkristallmaterial107 mit den Seitenwänden reagiert. - In einem unteren Teil des Flüssigkristallmaterialbehälters
122 ist eine Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 angeordnet, die dazu dient, Flüssigkristallmaterial aus dem Flüssigkristallmaterialbehälter122 mit bestimmter Menge auf ein Substrat auszugeben. Die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 ist mit einer Flüssigkristall-Saugöffnung147 verbunden, die mit dem Flüssigkristallmaterialbehälter122 verbunden ist, um Flüssigkristallmaterial anzusaugen, wenn die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 betätigt wird. An der Seite entgegengesetzt zur Flüssigkristall-Saugöffnung147 ist eine Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 ausgebildet, um Flüssigkristallmaterial entsprechend dem Betrieb der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 auszugeben. - Wie es in der
8 dargestellt ist, ist eine erste Verbindungsleitung146 mit der Flüssigkristall-Saugöffnung147 verbunden. Obwohl gemäß der Zeichnung die erste Verbindungsleitung126 durch Einsetzen in die Flüssigkristall-Saugöffnung147 mit dieser verbunden ist, kann auch eine Verbindung über eine Kopplungseinrichtung wie eine Schraube vorhanden sein. An einer Seite der ersten Verbindungsleitung126 ist ein Stift128 wie eine Injektionsnadel, deren Inneres hohl ist, vorhanden. In einem unteren Teil des Flüssigkristallmaterialbehälters122 , wo Flüssigkristallmaterial an die erste Verbindungsleitung126 ausgegeben wird, ist ein Kissen (nicht dargestellt) vorhanden, das aus einem Material mit guten Kontraktionseigenschaften und hermetischen Abdichtfähigkeiten besteht, wie einem Material der Gruppe von Silicon- und Butylkautschukmaterialien. Der Stift128 ist durch das Kissen in den Flüssigkristallmaterialbehälter122 eingeführt, wodurch das Flüssigkristallmaterial107 in diesem in die Flüssigkristall-Saugöffnung147 eingelassen wird. Wenn der Stift128 in den Flüssigkristallmaterialbehälter122 eingeführt wird, wird das Kissen durch ihn stark zusammengedrückt, wodurch ein Auslecken von Flüssigkristallmaterial107 in den Einführbereich des Stifts128 verhindert ist. Da die Flüssigkristall-Saugöffnung147 und der Flüssigkristallmaterialbehälter122 durch den Stift und das Kissen miteinander verbunden sind, ist die Verbindungsstruktur einfach, und das Anbringen/Abnehmen ist vereinfacht. - Die Flüssigkristall-Saugöffnung
147 und die erste Verbindungsleitung126 können als Einheit ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Stift128 an der Flüssigkristall-Saugöffnung147 ausgebildet, und er ist direkt in den Flüssigkristallmaterialbehälter122 eingeführt, um Flüssigkristallmaterial auszugeben, so dass eine einfache Konstruktion vorliegt. - Im unteren Teil der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 ist eine Düse150 ausgebildet. Die Düse150 ist über eine zweite Verbindungsleitung160 mit der Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 verbunden, um dadurch von dieser ausgegebenes Flüssigkristallmaterial107 auf das Substrat auszugeben. - Die zweite Verbindungsleitung
160 kann aus einem undurchsichtigen Material bestehen. Jedoch besteht sie wegen der folgenden Gründe vorzugsweise aus einem transparenten Material. - Wenn Flüssigkristallmaterial
107 ausgegeben wird, ist Dampf in diesem enthalten, und damit kann die Ausgabemenge auf das Substrat nicht genau kontrolliert werden. Daher muss der Dampf beim Ausgeben von Flüssigkristallmaterial entfernt werden. Der Dampf ist bereits im Flüssigkristallmaterial107 enthalten, das im Flüssigkristallmaterialbehälter122 aufzunehmen ist. Selbst wenn versucht wird, durch eine Dampfentziehvorrichtung dem Flüssigkristallmaterial107 Dampf zu entziehen, gelingt dies nicht vollständig. Auch kann Dampf dann erzeugt werden, wenn Flüssigkristallmaterial107 aus dem Flüssigkristallmaterialbehälter122 in die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 eingeleitet wird. So ist es unmöglich, den im Flüssigkristallmaterial107 enthaltenen Dampf vollständig zu beseitigen. Daher besteht das beste Verfahren zum Entfernen von Dampf darin, den Betrieb des Flüssigkristallspenders dann zu stoppen, wenn Dampf auftritt. - Der Grund, weswegen die zweite Verbindungsleitung
160 vorzugsweise aus einem transparenten Material besteht, ist derjenige, dass die Herstellung eines beeinträchtigten LCD dadurch verhindert wird, dass auf einfache Weise Dampf erkannt werden kann, der im Flüssigkristallmaterialbehälter122 enthalten ist oder in ihm erzeugt wird. Der Dampf ist mit dem bloßen Auge erkennbar, aber er kann auch automatisch durch einen ersten Sensor162 erkannt werden, wie einen Optokoppler, der zu beiden Seiten der zweiten Verbindungsleitung160 angeordnet ist, wodurch es sicherer möglich ist, beeinträchtigte LCDs zu vermeiden. - Zwischen der zweiten Verbindungsleitung
160 und der Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 ist ein Filter173 zum Entfernen von Teilchen im Flüssigkristall angebracht. Die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 saugt Flüssigkristall durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 an und gibt ihn über die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 aus, wenn sich ein Kolben in einem Zylinder auf und ab bewegt und verdreht. Daher werden, wenn die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 betrieben wird, durch Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder Teilchen erzeugt. Wenn die Teilchen gemeinsam mit Flüssigkristallmaterial auf einem Substrat verteilt werden, wird ein beeinträchtigtes LCD hergestellt. Der Filter173 entfernt Teilchen, wie sie durch den Betrieb der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 erzeugt werden, so dass nur gefiltertes Flüssigkristallmaterial auf ein Substrat ausgegeben wird. Der Filter173 kann auch bereits in das Flüssigkristallmaterial eingemischte Teilchen entfernen. - Wie oben angegeben, ist der Filter
173 zwischen der zweiten Verbindungsleitung160 und der Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 positioniert, jedoch kann er auch an der zweiten Verbindungsleitung160 oder an der Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 installiert sein. Der Filter173 muss nicht an irgendeiner speziellen Position installiert sein. Wie oben angegeben, entfernt der Filter173 nicht nur während des Betriebs der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 erzeugte Teilchen, sondern auch Teilchen, die bereits in das Flüssigkristallmaterial eingemischt sind. Daher kann der Filter173 am Vorderende der Saugöffnung147 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 installiert werden, oder er kann an der Düse150 zum Ausgeben von Flüssigkristall auf ein Substrat installiert werden. - Der Filter
173 kann einstückig an der zweiten Verbindungsleitung160 oder der Saugöffnung147 und der Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 ausgebildet werden, oder er kann getrennt installiert werden. Wenn der Filter173 getrennt an der zweiten Verbindungsleitung160 oder der Saugöffnung147 und der Ausgabeöffnung148 der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 installiert wird, wird er periodisch gereinigt, so dass er semipermanent verwendet wird. - Der Filter
173 kann für einmaligen Gebrauch getrennt oder einstückig mit einer Düse ausgebildet werden. Wenn der Filter173 für einmaligen Gebrauch einstückig mit der Düse ausgebildet wird, wird er weggeworfen, wenn die Düse weggeworfen wird, nachdem eine bestimmte Anzahl von Flüssigkristall-Ausgabevorgängen ausgeführt wurde. - Die Düse
150 , in die der ausgegebene Flüssigkristall durch die zweite Verbindungsleitung160 eingegeben wird, ist an ihren beiden Seitenflächen mit einer Schutzeinheit152 versehen, um sie gegen äußere Kräfte usw. zu schützen. - Die Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 kann in ein rotierendes Element157 eingesetzt werden, das an einer Befestigungseinheit155 befestigt ist. Dieses rotierende Element157 wird mit einem ersten Motor131 verbunden. Wenn der erste Motor131 betrieben wird, dreht sich das rotierende Element157 , und die an ihm angebrachte Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 wird betrieben. - Die Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 steht mit einer Seite eines stabförmigen Flüssigkristallmenge-Steuerelements134 in Kontakt. An der anderen Seite desselben ist ein Loch ausgebildet, in das eine Welle136 eingeführt ist. Am Umfang des Lochs des Flüssigkristallmenge-Steuerelements134 und an der Welle136 ist eine Schraube vorhanden, so dass diese zwei Teile miteinander verschraubt sind. Ein Ende der Welle136 ist mit einem zweiten Motor133 verbunden, und ihr anderes Ende ist mit einem Steuerhebel137 verbunden. - Die Ausgabemenge des Flüssigkristallmaterials aus dem Flüssigkristallmaterialbehälter
122 durch die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 wird abhängig vom Befestigungswinkel derselben am rotierenden Element157 variiert. D. h., dass die Flüssigkristallmenge der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 abhängig vom Winkel variiert, mit dem sie am rotierenden Element157 befestigt ist. Wenn der mit der Welle136 verbundene zweite Motor133 betrieben (automatisch angesteuert) wird oder wenn der Steuerhebel137 betätigt wird (von Hand eingestellt wird), wird die Welle136 gedreht. Demgemäß bewegt sich ein Ende des Flüssigkristallmenge-Steuerelements134 , das mit der Welle136 verschraubt ist, entlang der Welle136 vor und zurück (lineare Richtung). Wenn sich ein Ende des Flüssigkristallmenge-Steuerelements134 bewegt, wird eine auf die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 wirkende Kraft verändert, wodurch sich der Befestigungswinkel derselben verändert. - Wie oben angegeben, betreibt der erste Motor
131 die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 , um so Flüssigkristallmaterial aus dem Flüssigkristallmaterialbehälter122 auszugeben und auf ein Substrat zu tropfen. Auch steuert der zweite Motor133 den Befestigungswinkel der am rotierenden Element157 befestigten Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 , um so die von dieser ausgegebene Menge an Flüssigkristallmaterial einzustellen. - Die einzelne Ausgabemenge von durch die Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 auf ein Substrat aufgetropftem Flüssigkristallmaterial ist sehr klein, und dadurch ist auch die durch den zweiten Motor133 gesteuerte Änderungsmenge der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 winzig. Demgemäß muss, um die Ausgabemenge der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 zu steuern, der Neigungswinkel derselben sehr fein eingestellt werden. Für diese Feineinstellung wird als zweiter Motor133 ein durch Eingangsimpulse betriebener Schrittmotor verwendet. - Gemäß den
9A und9B verfügt die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 über Folgendes: ein Gehäuse141 mit der Flüssigkristall-Saugöffnung147 und der Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 ; eine Kappe144 mit einer Öffnung in ihrem oberen Teil, die mit dem Gehäuse141 verbunden ist; einen in das Gehäuse141 eingesetzten Zylinder142 zum Ansaugen von Flüssigkristall; eine Abdichteinrichtung143 zum Abdichten des Zylinders142 ; einen O-Ring144a , der über der Kappe144 positioniert ist, um ein Auslecken von Flüssigkristall zu verhindern; und einen Kolben145 , der durch die Öffnung in der Kappe144 in den Zylinder142 eingesetzt ist und nach oben und unten bewegt und gedreht wird, um Flüssigkristallmaterial107 durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 anzusaugen und durch die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 auszugeben. Über dem Kolben145 ist ein am rotierenden Element157 befestigter Kopf146a installiert, an dem wiederum ein Stab146b installiert ist. Der Stab146b ist in ein Loch (nicht dargestellt) des rotierenden Elements157 eingeführt und in diesem befestigt, wodurch sich der Kolben145 dreht, wenn das rotierende Element157 durch die Kraft des ersten Motors131 gedreht wird. - Gemäß der
9B ist an einem Ende des Kolbens145 eine Nut145a ausgebildet, die über eine Fläche verfügt, die ungefähr 1/4 (oder weniger) der Schnittfläche der Kreisform des Kolbens145 entspricht. Die Nut145a öffnet und schließt die Flüssigkristall-Saugöffnung147 und die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 , wenn sich der Kolben145 dreht (d. h., wenn er sich nach oben und unten bewegt), wodurch Flüssigkristallmaterial durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 angesaugt und durch die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 ausgegeben wird. - Nun wird der Betrieb der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 erläutert. - Die
10 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, gemäß dem die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 am rotierenden Element157 befestigt ist. In der10 ist der Kolben145 mit einem bestimmten Winkel α am rotierenden Element157 befestigt. Der am Kolbenkopf146a ausgebildete Stab146b ist in ein innerhalb des rotierenden Elements157 ausgebildetes Loch159 eingesetzt, so dass der Kolben145 und das rotierende Element157 miteinander verbunden sind. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist innerhalb des Lochs159 ein Lager vorhanden, wodurch sich der in das Loch159 eingesetzte Stab146b des Kolbens145 vor und zurück sowie nach rechts und links bewegen kann. Wenn der erste Motor131 betrieben wird, wird das rotierende Element157 gedreht, und daher dreht sich der mit ihm verbundene Kolben145 . - Wenn hierbei der Befestigungswinkel α der Flüssigkristall-Ausgabepumpe zum rotierenden Element
157 , d. h. der Befestigungswinkel α des Kolbens145 zum rotierenden Element157 zu 0 angenommen wird, führt der Kolben145 nur eine Drehbewegung entlang dem rotierenden Element157 aus. Da jedoch der Befestigungswinkel α des Kolbens145 im Wesentlichen nicht 0 ist (d. h., der Kolben145 ist unter einem bestimmten Winkel befestigt), dreht er sich nicht nur gemeinsam mit dem rotierenden Element157 , sondern er bewegt sich auch nach oben und unten. - Wenn sich der Kolben
145 durch Drehung um einen bestimmten Winkel nach oben bewegt, wird innerhalb des Zylinders142 ein Raum gebildet, in den Flüssigkristall durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 gesaugt wird. Wenn sich dann der Kolben145 durch Fortsetzen der Drehung nach unten bewegt, wird der in den Zylinder142 gesaugte Flüssigkristall durch die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 ausgegeben. Hierbei öffnet und schließt die am Kolben145 ausgebildete Nut145a die Flüssigkristall-Saugöffnung147 und die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 beim Ansaugen bzw. Ausgeben des Flüssigkristalls durch die Drehung des Kolbens145 . - Nachfolgend wird der Betrieb der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 unter Bezugnahme auf die11A bis11D detaillierter erläutert. - Gemäß den
11A bis11D gibt die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 das Flüssigkristallmaterial107 aus dem Flüssigkristallmaterial122 mittels 4 Hüben an die Düse150 aus. Die11A und11C veranschaulichen Querhübe, die11B veranschaulicht einen Saughub mit einem Ansaugen von Flüssigkristallmaterial durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 , und die11D veranschaulicht einen Ausgabehub zum Ausgeben von Flüssigkristallmaterial durch die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 . - Gemäß der
11A dreht sich der mit einem bestimmten Winkel α am rotierenden Element157 befestigte Kolben145 mit der Drehung des rotierenden Elements157 . Dabei werden die Flüssigkristall-Saugöffnung147 und die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 durch den Kolben145 geschlossen. - Wenn sich das rotierende Element
157 um ungefähr 45° dreht, dreht sich der Kolben145 , und die Flüssigkristall-Saugöffnung147 wird durch die Nut145a des Kolbens145 geöffnet, wie es in der11B dargestellt ist. Der Stab146b des Kolbens145 ist in das Loch159 des rotierenden Elements157 eingeführt, wodurch dieses und der Kolben145 gekoppelt sind. Wenn sich das rotierende Element157 dreht, dreht sich der Kolben145 entsprechend. Dabei dreht sich der Stab146b entlang einer Rotationsebene. - Da der Kolben
145 mit einem bestimmten Winkel am rotierenden Element157 befestigt ist, und da sich der Stab146b entlang der Rotationsebene dreht, bewegt sich der Kolben145 nach oben, wenn sich das rotierende Element157 dreht. Auch wird einhergehend mit der Drehung des rotierenden Elements157 im Zylinder142 ein Raum im unteren Teil des Kolbens145 gebildet, da der Zylinder142 fixiert ist. Daher wird Flüssigkristall durch die Flüssigkristall-Saugöffnung147 , die durch die Nut145a geöffnet wurde, in den Raum gesaugt. - Der genannte Saughub für Flüssigkristall dauert an, bis der Querhub gemäß der
11C startet (die Flüssigkristall-Saugöffnung147 wird geschlossen), wenn sich das rotierende Element157 um ungefähr 45° nach Start des Saughubs gedreht hat (d. h., nach dem Öffnen der Flüssigkristall-Saugöffnung147 ). - Dann wird, wie es in der
11D dargestellt ist, die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 geöffnet, und der Kolben145 bewegt sich nach unten, während sich das rotierende Element157 weiter dreht, so dass der in den Raum innerhalb des Zylinders142 gesaugte Flüssigkristall durch die Flüssigkristall-Ausgabeöffnung148 ausgegeben wird (Ausgabehub). - Wie oben angegeben, wiederholt die Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 vier Hübe, d. h. den Saughub, den zweiten Querhub und den Ausgabehub, um dadurch das im Flüssigkristallmaterialbehälter122 enthaltene Flüssigkristallmaterial107 an die Düse150 auszugeben. - Hierbei wird die Ausgabemenge an Flüssigkristallmaterial abhängig vom Bereich der Auf-Ab-Bewegung des Kolbens
145 verändert, wobei dieser Bereich vom Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 am rotierenden Element157 abhängt. - Die
12 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die Flüssigkristall-Ausgabepumpe unter einem Winkel β am rotierenden Element befestigt ist. Im Vergleich zur Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 der10 , bei der der Kolben145 am rotierenden Element157 mit dem Winkel α befestigt ist, ist bei der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 der12 , bei der der Kolben145 unter einem Winkel β (< α) am rotierenden Element157 befestigt ist, eine höhere Bewegung des Kolbens145 nach oben möglich. D. h., dass umso mehr Flüssigkristallmaterial107 in den Zylinder142 bei der Kolbenbewegung eingesaugt wird, je größer der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 am rotierenden Element157 ist. Dies bedeutet, dass die Ausgabemenge des Flüssigkristallmaterials durch Einstellen des Befestigungswinkels der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 am rotierenden Element157 eingestellt werden kann. - Der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 am rotierenden Element157 wird durch das Flüssigkristallmenge-Steuerelement134 der7 eingestellt, das durch den zweiten Motor133 angetrieben wird. D. h., dass der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 am rotierenden Element157 durch Steuern des zweiten Motors133 eingestellt wird. - Der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 kann vom Benutzer von Hand durch Betätigendes linken Steuerhebels137 eingestellt werden. Jedoch ist in diesem Fall eine genaue Einstellung nicht möglich, es ist viel Zeit erforderlich, und der Betrieb der Flüssigkristall-Ausgabepumpe muss während der Bedienung angehalten werden. Daher ist es bevorzugt, den Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 durch den zweiten Motor133 einzustellen. - Der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe
140 wird durch einen Sensor139 wie einen linear variablen Differenzwandler gemessen. Wenn der Befestigungswinkel einen vorgegebenen Winkel überschreitet, löst der Sensor139 einen Alarm aus, um zu verhindern, dass die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 beschädigt wird. Wie oben angegeben, wird beim erfindungsgemäßen Flüssigkristallspender die Ausgabemenge eines Flüssigkristalls dadurch eingestellt, dass der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 durch den zweiten Motor133 variiert wird, wobei dann die Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 durch Betreiben des ersten Motors131 angetrieben wird, um dadurch Flüssigkristall durch die Düse150 auf das Substrat auszugeben. - Jedoch kann der Fall auftreten, dass die eingestellte Flüssigkristallmenge nicht auf das Substrat ausgegeben wird, obwohl eine genaue Einstellung erfolgte. Dieser Fall tritt aufgrund verschiedener Faktoren auf, wie Umgebungsbedingungen, jedoch besteht der größte Faktor im Effekt, dass sich Flüssigkristall an der Fläche der Düse
150 anhäuft. - Die Düse
150 besteht im Allgemeinen aus einem Metall wie rostfreiem Stahl. Das Metall verfügt über einen kleinen Kontaktwinkel zu einem Flüssigkristallmaterial. Im Allgemeinen bezeichnet der Kontaktwinkel denjenigen Winkel, wie er gebildet wird, wenn eine Flüssigkeit in thermodynamischem Gleichgewicht an der Fläche eines Festkörpers vorliegt. Der Kontaktwinkel zeigt die Benetzbarkeit der Oberfläche des Festkörpers an. Da Metall über hohe Benetzbarkeit (d. h. hydrophile Eigenschaften) und eine hohe Oberflächenenergie verfügt, zeigen Flüssigkeiten eine starke Charakteristik dahingehend, sich an der Oberfläche eines Metalls auszubreiten. Daher wird beim Ausgeben eines Flüssigkristalls durch die aus Metall hergestellte Düse150 der Flüssigkristall nicht in Tropfenform am Ende der Düse150 ausgebildet (eine Tropfenform bedeutet einen hohen Kontaktwinkel), sondern er breitet sich an der Oberfläche der Düse150 aus. Wenn wiederholt ein Flüssigkristall-Ausgabevorgang wiederholt wird, häuft sich der Flüssigkristall an, d. h., an der Oberfläche der Düse150 verbleibt Flüssigkristallmaterial107a , wie es in der13 dargestellt ist. - Wenn sich Flüssigkristall an der Oberfläche der Düse
150 ausbreitet, wird ein genaues Ausgeben von Flüssigkristallmaterial unmöglich. Selbst wenn die Ausgabemenge des durch die Düse150 ausgegebenen Flüssigkristalls durch Einstellen des Befestigungswinkels der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 gesteuert wird, breitet sich ein Teil des Flüssigkrstallmaterials an der Oberfläche der Düse aus, wodurch die tatsächlich auf das Substrat ausgegebene Menge kleiner als die durch die Düse150 ausgegebene Menge ist. Selbstverständlich ist es möglich, die Ausgabemenge des Flüssigkristallmaterials dadurch einzustellen, dass der Anteil des Flüssigkristalls berücksichtigt wird, der sich an der Oberfläche der Düse150 ausbreitet. Jedoch ist es unmöglich, die Menge des Flüssigkristalls ziemlich genau zu berechnen, die sich an der Oberfläche der Düse150 ausbreitet. - Das Flüssigkristallmaterial
107a , das sich an der Oberfläche der Düse150 durch Wiederholen des Flüssigkristall-Ausgabevorgangs anhäuft, vermischt sich mit dem durch die Düse150 ausgegebenen Flüssigkristallmaterial, so dass es dazu kommen kann, dass mehr Flüssigkristallmaterial auf das Substrat ausgegeben wird, als es der vorgesehenen Menge entspricht. D. h., dass die Ausgabemenge des Flüssigkristallmaterials aufgrund des niedrigen Kontaktwinkels an der Düse150 , eine Charakteristik von Metall, unregelmäßig wird. - Um zu verhindern, dass sich Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse
150 anhäuft, kann dort durch ein Tauchverfahren oder ein Sprühverfahren ein Material wie ein Fluorharz mit hohem Kontaktwinkel zu einem Flüssigkristallmaterial abgeschieden werden. Auch kann die Düse150 für einmaligen Gebrauch (d. h. zur Verwendung bei einer vorgegebenen Anzahl von Substraten) aus einem Fluorharz hergestellt werden, damit das durch sie ausgegebene Flüssigkristallmaterial107 mit perfekter Tropfenform aufgrund niedriger Benetzbarkeit (hydrophobe Charakteristik) und niedriger Oberflächenenergie, ohne Ausbreitung an der Oberfläche der Düse150 , auf das Substrat ausgegeben werden kann. Wenn jedoch Fluorharz auf der Oberfläche der Düse150 abgeschieden wird oder die Düse150 aus einem solchen hergestellt wird, kann der Effekt nicht völlig überwunden werden, dass sich Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse150 anhäuft, wenn ein Flüssigkristall-Ausgabevorgang wiederholt wird. - Wie es durch die
7 und8 veranschaulicht ist, wird ein zweiter Sensor154 an der Schutzeinheit152 montiert, die an den beiden Seitenflächen der Düse150 vorhanden ist, um diese gegen externe Kräfte usw. zu schützen, der eine Flüssigkristallanhäufung an der Oberfläche der Düse150 erkennen kann. Der zweite Sensor154 kann wie der erste Sensor162 ein Optokoppler sein, jedoch kann es auch eine andere Art von Sensor sein. - Wie es in der
13 dargestellt ist, ist der zweite Sensor54 mit einer Steuerungseinheit verbunden, die eine Flüssigkristallanhäufung an der Oberfläche der Düse150 kontrolliert, wobei von ihm ein Signal eingegeben wird, was später detailliert erläutert wird. - Wie es in der
14 dargestellt ist, wird ein durch den zweiten Sensor154 erfasstes Signal über eine Eingangseinheit202 in eine Steuerungseinheit200 eingegeben. Dann beurteilt die Steuerungseinheit200 auf Grundlage des eingegebenen Signals, ob sich Flüssigkristall an der Oberfläche der Düse150 anhäuft. Die Steuerungseinheit200 gibt ein Steuerungssignal an eine Motortreibereinheit205 aus, um so den ersten Motor131 und den zweiten Motor132 zu betreiben, wodurch die Ausgabemenge der Flüssigkristall-Ausgabepumpe140 gesteuert wird und Flüssigkristallmaterial von dieser ausgegeben wird. Die Steuerungseinheit200 steuert eine Substratantriebseinheit206 an, um das Substrat so zu verstellen, dass die Düse mit einer Ausgabeposition für Flüssigkristallmaterial auf dem Substrat ausgerichtet werden kann. Hierbei ist es auch möglich, den Flüssigkristallspender direkt anstelle des Substrats zu bewegen (in diesem Fall wird eine Spenderantriebseinheit statt einer Substratantriebseinheit angesteuert). - Wenn die Steuerungseinheit
200 beurteilt, dass sich Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse150 anhäuft, sagt sie ein verschlechtertes Ausgeben von Flüssigkristallmaterial bei kontinuierlichem Ausgaben von Flüssigkristallmaterial voraus, weswegen sie ein Steuerungssignal an die Motortreibereinheit205 ausgibt. Durch das Steuerungssignal stoppt die Motortreibereinheit205 die Ansteuerung des ersten Motors131 , wodurch der Flüssigkristall-Ausgabevorgang stoppt. Dabei zeigt die Steuerungseinheit200 den aktuellen Zustand der Anhäufung von Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse150 auf einer Ausgabeeinheit208 an, um dadurch den Benutzer über diesen Zustand zu informieren. - Demgemäß kann der Benutzer den Flüssigkristall entfernen, der sich an der Oberfläche der Düse
150 ansammelt, wozu er diese vom Flüssigkristallspender entfernt. Auch ist es möglich, Flüssigkristall dadurch automatisch zu entfernen, dass ein Signal an eine Blindausgabe-Betriebseinheit209 und eine Reiniger-Antriebseinheit210 ausgegeben wird. - Die Blindausgabe-Betriebseinheit
209 führt eine Blindausgabe für Flüssigkristallmaterial entsprechend einem von der Steuerungseinheit200 eingegebenen Signal aus, wenn sich Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse150 anhäuft, um dadurch dieses verbliebene Material zu entfernen. Eine Blindausgabe bedeutet, dass Flüssigkristall nicht an einer echten Ausgabeposition auf ein Substrat ausgegeben wird, sondern auf einen anderen Bereich, z. B. einen solchen, auf dem auf dem Substrat keine Flüssigkristalltafel ausgebildet wird, oder einer Messkappe, die vorhanden ist, um die Flüssigkristall-Ausgabemenge zu messen (das Gewicht des in die Messkappe ausgegebenen Flüssigkristalls wird gemessen, um so zu erfassen, ob eine wesentliche Ausgabemenge an Flüssigkristall einer vorgegebenen Ausgabemenge entspricht, wobei dann, wenn das gemessene Gewicht nicht der vorgegebenen Ausgabemenge entspricht, die Flüssigkristall-Ausgabemenge entsprechend der Abweichung kompensiert wird) oder einen Behälter zur Blindausgabe. Die Blindausgabe wird dadurch ausgeführt, dass keine vorgegebene Flüssigkristall-Ausgabemenge, sondern eine größere ausgegeben wird, d. h. ausreichend viel, um Flüssigkristallmaterial zu entfernen, das sich an der Oberfläche der Düse angehäuft hat. - Durch diese Blindausgabe von Flüssigkristallmaterial kann das Flüssigkristallmaterial, das sich an der Oberfläche der Düse
150 angehäuft hat, vollständig entfernt werden. Dann werden die Motortreibereinheit205 und die Substratantriebseinheit206 erneut angesteuert, um dadurch einen normalen Flüssigkristall-Ausgabevorgang auszuführen. - Die Reiniger-Antriebseinheit
210 treibt eine Reinigungseinrichtung entsprechend einem durch die Steuerungseinheit200 eingegebenen Signal an, wenn sich Flüssigkristallmaterial an der Oberfläche der Düse150 anhäuft, um diese dadurch zu reinigen. Auch ist es möglich, das Flüssigkristallmaterial, das sich an der Oberfläche der Düse150 anhäuft, durch Ausführen einer Blindausgabe zu entfernen. Jedoch wird in diesem Fall, da es sehr schwierig ist, das auf der Oberfläche der Düse150 verbliebene Flüssigkristallmaterial vollständig zu entfernen, die Reinigungseinrichtung dazu verwendet, das Flüssigkristallmaterial vollständig zu entfernen, das sich an der OBerfläche der Düse150 angehäuft hat. - Die Blindausgabefunktion und die Reinigungsfunktion können innerhalb des Flüssigkristallspenders ausgeübt werden. Z. B. erfolgt eine Blindausgabe für eine kurze Zeitperiode, um dadurch Flüssigkristallmaterial zu entfernen, dass sich an der Oberfläche der Düse
150 angesammelt hat, und ein Reinigungsvorgang wird nach einer langen Periode (nachdem mehrmals eine Blindausgabe ausgeführt wurde) durch die Reinigungseinrichtung ausgeführt, um so Flüssigkristallmaterial zu entfernen, das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat. Jedoch ist es bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristallspender auch möglich, entweder eine Blindausgabefunktion oder eine Reinigungsfunktion durch die Reinigungseinrichtung auszuführen. In diesem Fall ist es gewährleistet, dass an der Oberfläche der Düse150 verbliebenes Flüssigkristallmaterial effektiv entfernt werden kann. - Wie es in der
15 dargestellt ist, besteht eine Düsenreinigungseinrichtung220 aus einem Körper222 und einer an diesem ausgebildeten Saugleitung226 , mit der eine Vakuumpumpe228 verbunden ist. Beim Reinigen der Düse150 wird die Saugleitung226 aus dem folgenden Grund im Wesentlichen mit einer Ausgabeöffnung der Düse150 ausgerichtet. Da Flüssigkristallmaterial107a , das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat, hauptsächlich um die Ausgabeöffnung herum verteilt ist, werden die Ausgabeöffnung und die Saugleitung226 zueinander ausgerichtet, um die Reinigungseffizienz zu erhöhen. - Die Düse
150 wird periodisch und wiederholt gereinigt. Wenn Flüssigkristallmaterial eine vorgegebene Anzahl von Malen ausgegeben wurde, wird die Düsenreinigungseinrichtung220 durch einen Motor (nicht dargestellt) zur Düse150 bewegt, um dadurch die Auslassöffnung der Düse150 mit der Saugleitung226 auszurichten. Hierbei wird, da am Körper222 eine Halteeinheit224 zum Halten desselben und der Düse150 installiert, zwischen der Ausgabeöffnung und der Saugleitung226 ein bestimmter Raum gebildet, wenn die Ausgabeöffnung der Düse150 und die Saugleitung226 miteinander ausgerichtet werden. Wenn die Ausgabeöffnung der Düse150 und die Saugleitung226 zueinander ausgerichtet werden, wenn sich die Düsenreinigungseinrichtung220 wird eine Vakuumpumpe228 betrieben, wodurch die am Körper222 vorhandene Saugleitung226 evakuiert wird. Im Ergebnis wird Flüssigkristallmaterial107a um die Düse150 herum, insbesondere um die Ausgabeöffnung herum, in die Saugleitung226 gesaugt, um dadurch das Flüssigkristallmaterial107a zu entfernen, das an der Oberfläche der Düse150 verblieben ist. - Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die Düsenreinigungseinrichtung
220 mit einem Behälter zum Aufnehmen des durch Reinigen entfernten Flüssigkristallmaterials107a versehen sein. Das durch Betreiben der Vakuumpumpe228 in die Saugleitung226 gesaugte Flüssigkristallmaterial107a wird im zwischen dem Körper222 und der Vakuumpumpe228 installierten Behälter durch Schwerkraft aufgenommen, um dadurch nicht die Vakuumpumpe228 zu erreichen. Wenn der Flüssigkristallbehälter vorhanden ist, wird er von der Düsenreinigungseinrichtung220 getrennt, um so den aufgenommenen Flüssigkristall107a zu entfernen, wodurch der Prozess in Zusammenhang mit dem aufgenommenen Flüssigkristall vereinfacht ist. - Wie oben angegeben, ist beim Flüssigkristallspender gemäß der beschriebenen Ausführungsform der zweite Sensor
154 zum Erkennen einer Flüssigkristallanhäufung um die Düse150 herum installiert, wodurch das Entfernen von Flüssigkristallmaterial, das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat, und das Ausgaben von Flüssigkristallmaterial in Echtzeit erfolgen, was nun kurz erläutert wird. - Wie es in der
16 dargestellt ist, beginnt, wenn ein Flüssigkristall-Ausgabevorgang beginnt, der zweite Sensor154 damit, eine Überwachung auf eine Flüssigkristallanhäufung an der Oberfläche der Düse150 auszuführen (S301). Das vom zweiten Sensor154 ausgegebene Signal wird in die Steuerungseinheit200 eingegeben, die beurteilt, dass der Ausgabevorgang normal abläuft, wenn keine Flüssigkristallanhäufung erkannt wird, so dass die Ausgabe von Flüssigkristallmaterial fortgesetzt wird (S302). - Wenn vom zweiten Sensor
154 während des Flüssigkristall-Ausgabevorgangs eine Flüssigkristallanhäufung an der Oberfläche der Düse150 erkannt wird, gibt die Steuerungseinheit200 ein Steuersignal zum Stoppen des ersten Motors131 an die Motortreibereinheit205 aus, wodurch der Vorgang stoppt (S303). - Gleichzeitig steuert die Steuerungseinheit
200 die Motortreibereinheit205 und die Substratantriebsanheit206 so an, dass Flüssigkristallmaterial auf einen leeren Bereich des Substrats (d. h. einen Bereich, auf dem keine Flüssigkristalltafel ausgebildet wird) oder eine Messkappe oder einen zusätzlichen Behälter (Behälter für eine Blindausgabe) ausgegeben wird (Ausführen eines Blindausgabevorgangs), um dadurch Flüssigkristallmaterial zu entfernen, das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat (S304). Flüssigkristallmaterial, das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat, kann auch dadurch entfernt werden, dass die Reinigungseinrichtung220 betrieben wird, was durch Ausgeben eines Steuersignals an die Reinigertreibereinheit210 erfolgt, so dass ein Reinigungsvorgang anstelle eines Blindausgabevorgangs ausgeführt wird (S305). Es ist auch möglich, Flüssigkristallmaterial, das sich an der Oberfläche der Düse150 angehäuft hat, dadurch zu entfernen, dass zunächst ein Blindausgabevorgang und dann ein Reinigungsvorgang durch die Reinigungseinrichtung ausgeführt werden. - Indessen kann der Prozess zum Entfernen von Flüssigkristall an der Oberfläche der Düse (d. h. der Reinigungsprozess) zu jedem beliebigen Zeitpunkt ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die Düse vor dem Laden eines Substrats in den Flüssigkristallspender gereinigt werden, oder sie kann nach diesem Vorgang gereinigt werden. Ferner kann der Reinigungsprozess im Intervall zwischen zwei Ausgabeprozessen für zwei Substrate ausgeführt werden.
- Wie oben angegeben, kann gemäß der Erfindung Flüssigkristall, der sich an der Oberfläche einer Düse anhäuft, effektiv entfernt werden. Die Erfindung kann bei jeder beliebigen Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung angewandt werden, die mit einer Düse zum Ausgeben eines Flüssigkristallmaterials versehen ist. Auch kann bei der Erfindung ein Sensor zum Erfassen einer Flüssigkristallanhäufung unabhängig von der Konstruktion der Düse vorhanden sein, so dass die Erfindung bei Düsen verschiedener Konstruktionen anwendbar ist. Darüber hinaus kann die Erfindung nicht nur bei einer Düse aus rostfreiem Stahl, sondern auch bei einer solchen für einmaligen Gebrauch aus einem Fluorharz angewandt werden.
Claims (15)
- Flüssigkristall-Ausgabevorrichtung mit: – einem Behälter (
122 ) zum Aufnehmen eines Flüssigkristallmaterials (107 ); – einer Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) zum Ansaugen des Flüssigkristallmaterials (107 ) und zum Ausgeben desselben, wobei die Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) Folgendes umfasst: – einen Zylinder (142 ), – einen Kolben (145 ), der in den Zylinder (142 ) eingesetzt und an einem Ende mit einer Nut (145a ) versehen ist, um durch Drehung und Auf-Ab-Bewegung Flüssigkristallmaterial (107 ) anzusaugen und auszugeben; und – eine Saugöffnung (147 ) und eine Ausgabeöffnung (148 ) zum Ansaugen und Ausgeben von Flüssigkristallmaterial (107 ) entsprechend der Bewegung des Kolbens (145 ); – einer ersten Verbindungsleitung (126 ) zum Verbinden des Behälters (122 ) und der Ausgabepumpe (140 ); und – einem Stift (128 ), der am Ende der ersten Verbindungsleitung (126 ) installiert ist und dabei in ein am Behälter (122 ) ausgebildetes Kissen eingeführt ist, wobei das Innere des Stifts (128 ) hohl ist, um Flüssigkristall des Behälters (122 ) einzuleiten; – einer Düse (150 ) zum Ausgeben des von der Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) zugeführten Flüssigkristallmaterials (107 ); und – einem Filter (173 ), der an einem Abschnitt der Saugöffnung (147 ) oder der Ausgabeöffnung (148 ) zum Filtern des von der Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) ausgegebenen Flüssigkristallmaterials (107 ) installiert ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit – einer Erfassungseinrichtung (
154 ), die nahe der Düse (150 ) installiert ist, um Flüssigkristallmaterial (107a ) an der Düse zu erfassen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungseinheit zum Befestigen der Flüssigkristall-Ausgabepumpe (
140 ) vorhanden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkristallmenge-Steuerelement (
134 ) in Kontakt mit der Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) vorhanden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungswinkel der Flüssigkristall-Ausgabepumpe (
140 ) einstellbar ist, um dadurch die Flüssigkristall-Ausgabemenge einzustellen. - Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch: – einen Motor (
133 ) zum Antreiben des Flüssigkristallmenge-Steuerelements (134 ); und – eine mit dem Flüssigkristallmenge-Steuerelement (134 ) gekoppelte Welle (136 ), die verdreht wird, wenn der Motor angetrieben wird, um das Flüssigkristallmenge-Steuerelement (134 ) linear zu verstellen. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (
154 ) ein Optokoppler ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch: – eine Motortreibereinheit zum Ansteuern eines Motors (
131 ), um dadurch die Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) zu betreiben; – eine Substratantriebseinheit zum Antreiben eines Substrats (105 ), um dadurch die Düse (150 ) auf eine Ausgabeposition für Flüssigkristallmaterial (107 ) einzustellen; – eine Blindausgabe-Betriebseinheit zum Ausgeben von Flüssigkristallmaterial (107 ) in einem Blindbereich, wenn sich Flüssigkristallmaterial (107 ) an der Oberfläche der Düse (150 ) anhäuft; und – eine Steuerungseinheit (200 ) zum Stoppen der Ausgabe von Flüssigkristallmaterial (107 ), wenn durch die Erfassungseinrichtung (154 ) eine Flüssigkristallanhäufung (107a ) an der Oberfläche der Düse (150 ) erkannt wird, und zum Entfernen der Flüssigkristallanhäufung (107a ) durch Betreiben der Blindausgabe-Betriebseinheit. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blindbereich ein Bereich auf dem Substrat (
105 ) ist, in dem keine Flüssigkristalltafel ausgebildet wird. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blindbereich ein Becher zum Abmessen der Flüssigkristall-Ausgabemenge ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch: – eine Reinigungseinrichtung (
220 ) zum Entfernen von Flüssigkristallmaterial (107a ), das sich an der Oberfläche der Düse (150 ) anhäuft; – eine Motortreibereinheit zum Ansteuern eines Motors (131 ), um dadurch die Flüssigkristall-Ausgabepumpe (140 ) zu betreiben; – eine Substratantriebseinheit zum Antreiben eines Substrats (105 ), um dadurch die Düse (150 ) auf eine Ausgabeposition für Flüssigkristallmaterial (107 ) einzustellen; – eine Reinigertreibereinheit (210 ) zum Ansteuern der Reinigungseinrichtung, wenn sich Flüssigkristallmaterial auf der Oberfläche der Düse (150 ) anhäuft; und – eine Steuerungseinheit (200 ) zum Stoppen der Ausgabe von Flüssigkristallmaterial, wenn durch die Erfassungseinrichtung (154 ) eine Flüssigkristallanhäufung an der Oberfläche der Düse erkannt wird, und zum Entfernen der Flüssigkristallanhäufung durch Ausgeben eines Signals an die Reinigertreibereinheit (210 ). - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (
220 ) Folgendes aufweist: – eine mit einer Vakuumpumpe (228 ) verbundenen Saugleitung (226 ), die Flüssigkristallmaterial (107a ) ansaugt, das sich an der Oberfläche der Düse (150 ) angehäuft hat, wenn die Vakuumpumpe (228 ) betrieben wird. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristall-Reinigungseinrichtung (
220 ) ferner über einen Behälter verfügt, der mit der Saugleitung (226 ) verbunden ist und in diese eingesaugtes Flüssigkristallmaterial (107a ) aufnimmt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (
173 ) einstückig mit der Saugöffnung (147 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (
173 ) einstückig mit der Ausgabeöffnung (148 ) ausgebildet ist.
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