JP4426771B2 - 液晶残量の確認が可能である液晶滴下装置及びその液晶残量測定方法 - Google Patents

液晶残量の確認が可能である液晶滴下装置及びその液晶残量測定方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶滴下装置に係るもので、詳しくは、基板に滴下される液晶の滴下量を算出して液晶の滴下時に液晶容器に残されている液晶の残量を把握することで、高価の液晶の滴下効率を向上し得る液晶滴下装置に関するものである。
【０００２】
【関連技術】
近来、携帯電話（Mobile Phone）、ＰＤＡ及びノートブックコンピュータのような各種携帯用電子機器が発展するにつれて、これに適用し得る軽薄短小用の平板表示装置（Flat Panel Display Device）に対した要求が順次増大しつつある。このような平板表示装置としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）及びＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）などが活発に研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性及び高画質の具現という理由で、現在は、液晶表示素子ＬＣＤが脚光を浴びている。
【０００３】
ＬＣＤは、液晶の屈折率異方性を利用して画面に情報を表示する装置である。
【０００４】
従来ＬＣＤ１においては、図１０に示したように、下部基板５と、上部基板３と、該下部基板５と上部基板３間に形成された液晶層７と、を包含して構成されていた。ここで、前記下部基板５は、駆動素子アレイ（Array）基板である。図には示してないが、前記下部基板５には複数の画素が形成されて、各画素には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）のような駆動素子が形成されてある。又、前記上部基板３は、カラーフィルタ（Color Filter）基板であって、実際のカラーを具現するためのカラーフィルタ層が形成されてある。又、前記下部基板５及び上部基板３には夫々画素電極及び共通電極が形成され、前記液晶層７の液晶分子を配向するための配向膜が塗布されてある。
【０００５】
又、前記下部基板５及び上部基板３は、シーリング材（Sealing material）９により合着され、その間に液晶層７が形成され、前記下部基板５に形成された駆動素子により液晶分子を駆動して液晶層を透過する光量を制御することで、情報を表示するようになっていた。
【０００６】
液晶表示素子の製造工程は、前記下部基板５に駆動素子を形成する駆動素子アレイ基板工程、前記上部基板３にカラーフィルタを形成するカラーフィルタ基板工程及びセル（Cell）工程に区分される。
【０００７】
このような液晶表示素子の工程は、図１１に示したように、先ず、駆動素子アレイ工程により前記下部基板５上に配列されて画素領域を形成する複数のゲートライン（Gate Line）及びデータライン（Date Line）を形成し、前記画素領域の夫々に前記ゲートライン及びデータラインに接続される駆動素子の薄膜トランジスタを形成する（Ｓ１０１）。又、前記駆動素子アレイ工程により前記薄膜トランジスタに接続されて薄膜トランジスタを通って信号が印加されることで、液晶層を駆動する画素電極を形成する。
【０００８】
又、前記上部基板３にはカラーフィルタ工程によりカラーを具現するＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層及び共通電極を形成する（Ｓ１０４）。
【０００９】
次いで、前記前記上部基板３及び下部基板５に夫々配向膜を塗布した後、前記上部基板３と下部基板５間に形成される液晶層の液晶分子に配向規制力又は表面固定力（即ち、プレチルト角（Pretilt Angel）及び配向方向）を提供するために前記配向膜をラビング（Rubbing）する（Ｓ１０２、Ｓ１０５）。次いで、前記下部基板５に、セルギャップ（Cell Gap）を一定に維持するためのスペーサ（Spacer）を散布し、前記上部基板３の外郭部にシーリング材を塗布した後、前記下部基板５及び上部基板３に圧力を加えて合着する（Ｓ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
一方、前記下部基板５及び上部基板３は、大面積のガラス基板に構成されてある。即ち、前記大面積のガラス基板に複数のパネル（Panel）領域が形成され、該各パネル領域に駆動素子のＴＦＴ及びカラーフィルタ層が形成されるために、一つの液晶パネルを製作するためには、前記ガラス基板を切断及び加工しなければならない（Ｓ１０８）。次いで、前記のように加工された各液晶パネルに液晶注入口を通って液晶を注入し、前記液晶注入口を封止して液晶層を形成した後、各液晶パネルを検査することで、液晶表示素子を製作する（Ｓ１０９、Ｓ１１０）。
【００１０】
前記液晶は、パネルに形成された液晶注入口を通って注入される。この時、液晶の注入は圧力差により行われる。前記液晶パネルに液晶を注入する装置は、図１２に示したように、真空チャンバー（Vacuum Chamber）１０の内部には液晶が充填された容器１２が備えられて、その上部に液晶パネル１が位置していた。又、前記真空チャンバー１０は、真空ポンプと連結されて設定された真空状態を維持してある。又、図には示してないが、前記真空チャンバー１０の内部には液晶パネル移動用装置が装着され、前記液晶パネル１を容器１２の上部から容器まで移動させて前記液晶パネル１に形成された注入口１６を液晶１４に接触させる（このような方式を液晶浸漬（Dipping）注入方式という）。
【００１１】
前記のように前記液晶パネル１の注入口１６を液晶１４に接触させた状態で前記真空チャンバー１０内に窒素（N２）ガスを供給して前記チャンバー１０の真空程度を低下させると、前記液晶パネル１の内部圧力と前記真空チャンバー１０との圧力差により前記液晶１４が前記注入口１６を通って前記パネル１に注入され、液晶が前記パネル１の内部に完全に充填された後、前記注入口１６を封止材により封止することで、液晶層を形成する（このような方式を液晶の真空注入方式という）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の液晶注入方法においては、パネル１への液晶注入時間が長引くという不都合な点があった。一般に、液晶パネルの駆動素子アレイ基板とカラーフィルタ基板間の間隔は数μm程度に狭小するため、単位時間当、極少量の液晶が液晶パネルの内部に注入される。例えば、約１５インチの液晶パネルを製作する場合、液晶を完全に注入するのに大略８時間がかかるが、このような長時間の液晶注入により液晶パネル製造工程が長くなることで、製造効率が低下するという不都合な点があった。
【００１３】
又、従来の液晶注入方法においては、液晶消耗率が高くなるという不都合な点があった。前記容器１２に充填されてある液晶１４中、実際液晶パネル１０に注入される量は極少量である。一方、液晶は大気及び特定ガスに露出されると、ガスと反応して劣化される。
【００１４】
従って、前記容器１２に充填された液晶１４が複数枚の液晶パネル１０に注入される場合も、注入後に残された高価の液晶１４を廃棄しなければならないため、結局、液晶パネル製造費用が増加するという不都合な点があった。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、少なくとも一つの液晶パネルを包含する大面積のガラス基板上に直接液晶を滴下し得る液晶滴下装置を提供することを目的とする。
【００１６】
又、液晶の滴下時に液晶滴下装置に残されている液晶の残量を測定し得る液晶滴下装置及びその液晶残量測定方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態においては、基板上に液晶を滴下する排出孔が形成されたノズルと、上下位置に選択的に動くニードルと、該ニードルを下部位置に移動させて前記排出孔を遮断するスプリング部材と、磁気力を提供して前記ニードルを上部位置に移動させて前記ニードルを排出孔から分離させるソレノイドコイルと、を包含する液晶滴下部と、前記ソレノイドコイルに電源を供給する電源供給部と、前記液晶滴下手段にガスを供給して液晶に圧力を印加するガス供給部と、基板に滴下された液晶の滴下量を算出して液晶滴下手段に充填された液晶の量から前記算出された滴下量を差し引いて液晶滴下手段に残されている液晶の残量を測定する主制御部と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１８】
又、前記主制御部は、基板に滴下される液晶の１回滴下量を設定する１回滴下量設定部と、前記電源供給部からソレノイドコイルに印加される電源印加回数を測定して液晶の滴下回数を算出する滴下回数算出部と、前記設定された１回の滴下量及び算出された滴下回数に基づいて液晶の総滴下量を算出する総滴下量算出部と、前記液晶滴下手段に充填された液晶の総量から前記算出された総滴下量を差し引いて液晶の残量を算出する液晶残量算出部と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１９】
又、本発明に係る液晶残量測定方法においては、液晶滴下装置により滴下される１回の滴下量及び液晶滴下回数に基づいて液晶の総滴下量を計算する段階と、液晶滴下装置に充填された液晶の総量から計算された総滴下量を差し引いて液晶の残量を算出する段階と、を順次行うことを特徴とする。
【００２０】
又、上記の方法により算出された液晶の残量が設定された液晶の残量より少ない場合、警報を発する作業者に新しい液晶を液晶滴下装置に充填することを通報し、算出された液晶の残量が設定された液晶の残量より多くて設定された枚数の基板に液晶の滴下が終了された場合、警報を発して追加の基板に液晶を滴下することを特徴とする。
【００２１】
又、本発明に係る液晶滴下装置の第２実施形態においては、基板上に滴下される液晶が充填されてガスが供給される透明な液晶容器と、該液晶容器の下部に装着され、基板上に液晶を滴下させるノズルと、前記液晶容器に供給されたガスの圧力により該液晶容器からノズルに液晶が滴下されるバルブ構造と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００２２】
又、前記バルブ構造は、前記液晶容器からノズルに液晶を排出する排出口を包含するニードルシートと、前記液晶容器に挿入されて運動し、前記ニードルシートと接触する下部位置に移動して前記ニードルシートの排出口を通して液晶が流れることを防止するニードル部材と、該ニードル部材を上部位置に移動させるように設置され、該ニードルシートの排出口を通して液晶が流れるようにするソレノイドと、を包含して構成されることを特徴とする。又、前記ノズルは、液晶が滴下される排出口と、該排出口が固定される支持部と、を包含して構成され、前記液晶容器は石英から成ることを特徴とする。
【００２３】
又、本発明に係る液晶滴下装置の第３実施形態においては、基板上に滴下される液晶が充填されてガスが供給される液晶容器と、該液晶容器に設置され、液晶容器に充填された液晶が充填される透明なチューブと、前記液晶容器の下部に装着され、基板上に液晶を滴下させるノズルと、前記液晶容器に供給されたガスの圧力により前記液晶容器からノズルに液晶を流すバルブ構造と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００２４】
又、前記液晶容器は、ステンレス鋼のような不透明な物質から成り、前記チューブは、石英又は弗素樹脂のような透明管から成り、前記液晶容器の内部の液晶がチューブに充填されることで、結局、液晶容器の内部に残されている液晶の残量を測定し得ることを特徴とする。
【００２５】
又、本発明に係る液晶滴下装置の第４実施形態においては、液晶が充填されて基板上に直接液晶を滴下する液晶滴下部と、該液晶滴下部に設置され、残されている液晶残量の重さを測定する重さ測定手段と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００２６】
又、前記液晶滴下部は、基板上に滴下される液晶が充填されてガスが供給される液晶容器と、該液晶容器が固定される上部ギャップと、前記液晶容器の下部に装着され、基板上に液晶を滴下させるノズルと、前記液晶容器に供給されたガスの圧力により前記液晶容器からノズル構造に液晶を流すバルブ構造と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００２７】
又、前記重さ測定手段は、秤として上部ギャップの下面に設置され、固定手段の上面と上部ギャップの下面間に位置し、液晶滴下部の荷重が前記秤にかかり液晶残量の重さを測定することを特徴とする。又、前記測定された液晶残量の重さは、容積に換算されて表示部により表示されることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
液晶浸漬方式又は液晶真空注入方式のような従来の液晶注入方式の短所を克服するため、近来、提案されている方法が液晶滴下方式(Liquid Crystal Dropping Method)による液晶層形成方法である。該液晶滴下方式は、パネルの内部と外部との圧力差により液晶を注入することでなく、液晶を直接基板に滴下(Dropping)及び分配(Dispensing)し、パネルの合着圧力により滴下された液晶をパネルの全体にかけて均一に分布させることで、液晶層を形成する方式である。このような液晶滴下方式は、短時間の間に直接基板上に液晶を滴下するため、大面積の液晶表示素子の液晶層形成も極めて迅速に進行し得ると共に、必要な量の液晶のみを直接基板上に滴下するため、液晶の消耗を最小化し得ることで、液晶表示素子の製造費用を大幅節減し得るという長所がある。
【００２９】
本発明に係る液晶滴下方式においては、図１に示したように、駆動素子とカラーフィルタとが夫々形成された下部基板１０５と上部基板１０３とを合着する前に、前記下部基板１０５上に水滴状に液晶１０７を滴下する。又、該液晶１０７は、カラーフィルタが形成された基板１０３上に滴下することもできる。即ち、液晶滴下方式における液晶滴下の対象となる基板は、ＴＦＴ基板とCF基板中、何れか一つの基板も可能である。然し、基板の合着時に液晶が滴下された基板は、下部に置かれなければならない。
【００３０】
この時、上部基板１０３の外郭領域には、シーリング材１０９が塗布されて前記上部基板１０３と下部基板１０５とに圧力を加えることで、前記上部基板１０３と下部基板１０５とが合着されると同時に、前記圧力により液晶１０７の滴が外部に広がり前記上部基板１０３と下部基板１０５間に均一な厚さの液晶層が形成される。即ち、前記液晶滴下方式の最も大きい特徴は、パネル１０１を合着する前に、下部基板上に予め液晶１０７を滴下した後、前記シーリング材１０９によりパネルを合着することである。
【００３１】
上記のような液晶滴下方式が適用された液晶表示素子製造方法においては、図２に示したように、ＴＦＴアレイ工程及びカラーフィルタ工程により前記下部基板１０５及び上部基板１０３に夫々駆動素子のＴＦＴ及びカラーフィルタ層を形成する(Ｓ２０１、Ｓ２０２)。又、前記ＴＦＴアレイ工程及びカラーフィルタ工程は、図１１に図示された従来の製造方法と同様な工程であって、複数のパネル領域が形成される大面積のガラス基板に一括的に進行される。特に、前記製造方法には、液晶滴下方式が適用されるため、従来の製造方法に比べて一層広いガラス基板、例えば、１０００×１２００mm２以上の面積を有する大面積ガラス基板に有用に使用することができる。
【００３２】
次いで、前記ＴＦＴが形成された下部基板１０５及びカラーフィルタ層が形成された上部基板１０３に夫々配向膜を塗布した後、ラビングを実行した後(Ｓ２０２、Ｓ２０５)、前記下部基板１０５の液晶パネル領域には液晶１０７を滴下し、上部基板の液晶パネルの外郭部領域にはシーリング材１０９を塗布する(Ｓ２０３、Ｓ２０６)。
【００３３】
次いで、前記上部基板１０３と下部基板１０５とを整列した状態で圧力を加えてシーリング材１０９により前記上部基板１０５と下部基板１０３とを合着すると同時に、圧力の印加により滴下された液晶１０７をパネルの全体にかけて均一に広がるようにする(Ｓ２０７)。このような工程により大面積のガラス基板(下部基板及び上部基板)には液晶層が形成された複数の液晶パネルが形成され、該ガラス基板を加工、切断して複数の液晶パネルに分離して各液晶パネルを検査することで、液晶表示素子を製作する(Ｓ２０８、Ｓ２０９)。
【００３４】
図２に図示された液晶滴下方式が適用された液晶表示素子の製造方法と図１１に図示された従来の液晶注入方式が適用された液晶表示素子製造方法との差異点を比較すると、液晶の真空注入、液晶滴下の差異及び大面積ガラス基板の加工時期の差異点の以外にも他の差異点があることが分かる。即ち、図１１に図示された液晶注入方式が適用された液晶表示素子製造方法においては、注入口を通して液晶を注入した後、該注入口を封止材により封止しなければならないが、液晶滴下方式が適用された製造方法においては、液晶が直接基板に滴下されるためにこのような注入口の封止工程が不必要となる。又、図１１には図示されてないが、液晶注入方式が適用された製造方法においては、液晶注入時に基板が液晶に接触されるため、パネルの外部面が液晶により汚染されることで、該汚染された基板を洗浄するための工程が必要となるが、本発明に係る液晶滴下方式が適用された製造方法においては、液晶が直接基板に滴下されるため、パネルが液晶により汚染されないことで、洗浄工程が不必要となる。このように、液晶滴下方式による液晶表示素子の製造方法は、液晶注入方式による製造方法より簡単な工程で、製造効率が向上すると共に、収率を向上させることができる。
【００３５】
上記のように液晶滴下方式が導入された液晶表示素子の製造方法における液晶層を所望の厚さに正確に形成するための最も重要な要因は、滴下される液晶の位置及び液晶の滴下量である。特に、液晶層の厚さは、液晶パネルのセルギャップと密接な関係を有しているため、正確な液晶の滴下位置及び滴下量は、液晶パネルの不良を防止するための極めて重要な要素である。従って、正確な位置に正確な量の液晶を滴下する装置が必要となるが、本発明は、このような液晶滴下装置を提供する。
【００３６】
又、図３は、本発明に係る液晶滴下装置１２０を利用して基板(大面積のガラス基板)１０５上に液晶１０７を滴下する基本的な概念を示した図面である。液晶滴下装置１２０は、図３に示したように、前記基板１０５の上部に設置されている。図面には図示されてないが、前記液晶滴下装置１２０の内部には、液晶が充填されて基板上に所定量を滴下する。
【００３７】
通常、液晶は、水滴状に基板上に滴下される。前記基板１０５はｘ、ｙ方向に設定された速度に移動し、液晶滴下装置は設定された時間間隔に液晶を排出するため、前記基板１０５上に滴下される液晶１０７は、ｘ、ｙ方向に所定間隔に配置される。勿論、液晶滴下時に基板１０５が固定されていて液晶滴下装置１２０がｘ、ｙ方向に移動して液晶を所定間隔に滴下することもできる。然し、この場合、前記液晶滴下装置１２０の動きにより水滴状の液晶が揺れるため、液晶の滴下位置及び滴下量に誤差が発生することがあるため、前記液晶滴下装置１２０を固定させて基板１０５を移動することが好ましい。
【００３８】
又、本発明に係る液晶滴下装置１２０の第１実施形態においては、図４Ａ及び４Ｂに示したように、円筒状の液晶容器１２４がケース１２２に収納されている。又、前記液晶容器１２４はポリエチレン(Polyethylene)から成り、その内部に液晶１０７が充填され、前記ケース１２２はステンレス鋼(Stainless Steel)に形成され、その内部に前記液晶容器１２４が収納される。通常、ポリエチレンは、成形性が優秀であるため、所望の形状の容器を容易に形成し得ると共に、液晶１０７が充填された時に液晶と反応しないため、液晶容器１２４として主に使用される。然し、前記ポリエチレンは、強度が弱いため、外部の小さい衝撃によっても用意に変形されるが、特に、前記液晶容器１２４としてポリエチレンを使用する場合、該液晶容器１２４が変形されて正確な位置に液晶１０７を滴下し得ないため、強度の大きいステンレス鋼から成るケース１２２に収納して使用する。前記液晶容器１２４の上部には、外部のガス供給部１５２に連結されたガス供給管１５３が形成されている。該ガス供給管１５３を通して外部のガス供給部１５２から窒素のようなガスが供給され、前記液晶容器１２４の液晶が充填されなかった領域にはガスが充填されて液晶が滴下されるように前記液晶に圧力を加えるようになる。
【００３９】
又、前記液晶容器１２４は、ステンレス鋼のような金属に形成することもできる。この場合、前記液晶容器１２４が外部の衝撃により用意に変形されないため、外部ケース１２２が不必要となることで、前記液晶滴下装置１２０の製造費用を節減することができる。
【００４０】
このように、前記液晶容器１２４を金属に形成する場合、充填された液晶１０７が金属と化学的な反応を起こすことを防止するため、内部に弗素樹脂膜を塗布することが好ましい。
【００４１】
又、前記ケース１２２の下端部には、開口(図示されず）が形成されている。
【００４２】
又、前記液晶容器１２４が前記ケース１２２に収納される時、前記液晶容器１２４の下端部に形成された突起(図示されず）は、前記開口に挿入されることで、前記液晶容器１２４とケース１２２とを結合させる。又、前記突起は、第１結合部１４１と結合される。図面に図示されてないが、前記突起にはナットが、第１結合部１４１の一方側にはボルトが夫々形成され、前記ナットとボルトとにより突起と第１結合部１４１とが締結される。
【００４３】
又、前記第１結合部１４１の他方端にはナットが、前記第２結合部１４２の一方側にはボルトが夫々形成されていて、前記第１結合部１４１と第２結合部１４２とが締結される。この時、前記第１結合部１４１と第２結合部１４２間には、ニードルシート１４３が位置する。
【００４４】
又、該ニードルシート１４３は、第１結合部１４１のナットに挿入されて第２結合部１４２のボルトが挿入されて締結される時、前記第１結合部１４１と第２結合部１４２間に結合される。又、前記ニードルシート１４３には、排出孔(図示されず）が形成され、前記液晶容器１２４に充填された液晶１０７が第２結合部１４２を経て前記排出孔を通して排出される。
【００４５】
又、前記第２結合部１４２にはノズル１４５が結合される。該ノズル１４５は、前記液晶容器１２４に充填された液晶１０７を少量に滴下するためのものであって、前記第２結合部１４２の一方側のナットと締結されて前記ノズル１４５を第２結合部１４２と結合させるボルトを包含する支持部１４７及び該支持部１４７から突出されて少量の液晶を水滴状に基板上に滴下させる排出口１４６から構成される。
【００４６】
又、前記支持部１４７の内部には、ニードルシート１４３の排出孔から延長された排出管が形成され、該排出管が排出口１４６と連結されている。通常、前記ノズル１４５の排出口１４６は、極小な直径に形成されていて(微細な液晶滴下量を調節するため）、前記支持部１４７から突出されている。
【００４７】
又、前記液晶容器１２４には、ニードル１３６が挿入されてその一方側が前記ニードルシート１４３に接触する。特に、該ニードルシート１４３と接触するニードル１３６の端部は、円錐状から成るため、該当端部がニードルシート１４３の排出孔に挿入されて前記排出孔を遮断する。
【００４８】
又、前記液晶滴下装置１２０の上部ケース１２６に位置する前記ニードル１３６の他他方端にはスプリング１２８が装着され、その上部には、間隙調整部１３４が付着された磁性棒１３２が装着されている。又、該磁性棒１３２は、強磁性物質又は軟磁性物質から成り、その外部には、円筒状のソレノイドコイル１３０が設置されている。又、該ソレノイドコイル１３０は、電源供給部１５０と接続されて電源が印加されることで、前記磁性棒１３２に磁気力が発生する。
【００４９】
又、前記ニードル１３６と磁性棒１３２とは所定間隔xを置いて設置されている。
【００５０】
又、前記電源供給部１５０からソレノイドコイル１３０に電源が供給されて磁性棒１３２に磁気力が発生すると、該磁気力により前記ニードル１３６が前記磁性棒１３２に接触され、電源供給が中断されると、前記ニードル１３６の端部に設置されたスプリング１２８の弾性により元来の位置に復元される。このようなニードル１３６の上下方向移動により前記ニードルシート１４３に形成された排出孔が開閉される。又、前記ニードル１３６の端部とニードルシート１４３とは、前記ソレノイドコイル１３０に電源が供給又は中断されることで、反復的に接触するようになる。このような反復的な接触により前記ニードル１３６の端部及びニードルシート１４３が持続的な衝撃に露出されるため、破損される可能性がある。
【００５１】
従って、前記ニードル１３６の端部及びニードルシート１４３を衝撃に強い物質、例えば、超硬合金に形成して衝撃による破損を防止することが好ましい。
【００５２】
又、図４Ｂに示したように、前記ニードルシート１４３の排出孔がオープンされることで、前記液晶容器１２４に供給されるガス(窒素ガス)が液晶に圧力を加えてノズル１４５から液晶１０７の滴下が始まる。この時、該滴下される液晶１０７の量は、前記排出孔がオープンされる時間及び液晶に加えられる圧力によって変化し、前記オープン時間は、前記ニードル１３６と磁性棒１３２との間隔ｘ、ソレノイドコイル１３０により発生する磁性棒１３２の磁気力及びニードル１３６に設置されたスプリング１２８の張力により決定される。又、前記磁性棒１３２の磁気力は、該磁性棒１３２の周囲に設置するソレノイドコイル１３０の巻線数及び該ソレノイドコイル１３０に印加される電源の大きさによって調整し得るし、前記ニードル１３６と磁性棒１３２との間隔ｘは、該磁性棒１３２の端部に設置された間隙調整部１３４により調整することができる。
【００５３】
又、前記ガス供給部１５２から液晶容器１２４にガスを供給するガス供給管１５３には、流量制御バルブ１５４が設置されている。該流量制御バルブ１５４は、前記主制御部１６０から印加される制御信号によって前記液晶容器１２４の内部にガスを供給し、該液晶容器１２４の液晶１０７に設定された圧力を加えるようにする。
【００５４】
又、前記ソレノイドコイル１３０には電源供給部１５０が連結され、前記主制御部１６０の制御信号によって前記ソレノイドコイル１３０に設定された電源が供給される。
【００５５】
又、前記主制御部１６０では前記電源供給部１５０に制御信号を出力して設定された電源を前記ソレノイドコイル１３０に供給するようにし、前記液晶容器１２４の液晶１０７に設定された圧力が印加されるように前記流量制御バルブ１５４を制御して前記液晶容器１２４の内部にガスを供給する。又、前記主制御部１６０では１回滴下量及び現在まで進行された滴下回数に基づいて前記液晶容器１２４の内部に残されている液晶１０７の残量を計算する。
【００５６】
このような液晶容器１２４の内部に残されている液晶１０７の残量把握は、液晶表示素子を製作した時、液晶表示素子の不良防止及び液晶の効率的な使用のために極めて重要な要素であるが、これに対し、詳細に説明する。
【００５７】
一般に、前記液晶滴下装置１２０の液晶容器１２４には、限定された液晶１０７が充填される。従って、基板に液晶を滴下する場合、設定された枚数の基板に液晶を滴下した後、前記液晶容器１２４に再び新しい液晶１０７を充填しなければならない。
然し、液晶の滴下時に基板上には、恒常、設定された滴下量の液晶が滴下されるのではない。外部の環境のような要因によって滴下される液晶の量には微細な変化が発生し得るし、このような微細な滴下量の変化により実際に基板に滴下される全体の滴下量と設定された全体の滴下量とには差が発生する。例えば、実際の液晶滴下量が設定された滴下量より多い場合、一つの液晶容器１２４により液晶が滴下される複数の基板中、最後に滴下される基板には、設定された量より少量の液晶が滴下される。このように設定された量より少量の液晶が特定基板に滴下される場合、液晶表示素子を製作した時にノーマリブラックモード(Normally Black Mode)の液晶表示素子の場合、ブラック輝度に問題が発生し、ノーマリホワイトモード(Normally White Mode)の液晶表示素子の場合、ホワイト輝度に問題が発生するようになる。
【００５８】
反対に、実際の液晶滴下量が設定された液晶滴下量より少ない場合には、一つの液晶容器１２４に充填された全ての液晶が滴下された後、前記液晶容器１２４には過量の液晶が残存するようになる。又、前記液晶容器１２４に残される残存液晶は、新しい液晶の充填時に空気に露出されて空気中の成分(特に、水分)と反応して汚染されるために廃棄処分しなければならない。特に、残存する液晶の量が一つの基板に滴下される滴下量より多い場合、残存する液晶を基板上に滴下し得ないため、上記のような液晶の廃棄処分は、液晶表示素子の製造費用節減の妨害要素となる。
【００５９】
従って、液晶の滴下量が設定されている場合にも、作業者は、恒常、前記液晶容器１２４の内部に残されている液晶の残量を確認することで、高価の液晶が廃棄処分されることを防止しなければならない。
【００６０】
上記のような液晶容器１２４の内部の液晶の残量を確認する方法は、色々存在するが、ここでは、制御システムにより残量を確認する液晶滴下装置のみに対して説明し、他の構造の装置に対しては以後に説明するようにする。
【００６１】
前記主制御部１６０においては、図５に示したように、基板に滴下される液晶の１回滴下量が設定された１回滴下量設定部１６２と、前記電源供給部１５０に電源が印加される回数に基づき、前記ニードル１３６の上下方向移動を計算して基板に液晶が滴下される回数を算出する滴下回数算出部１６３と、前記１回滴下量算出部１６２で算出した１回の液晶滴下量及び滴下回数算出部１６３で算出された現在までの滴下回数に基づいて総滴下量を算出する総滴下量算出部１６４と、前記液晶容器１２４に充填された液晶量から前記総滴下量算出部１６４で算出された総滴下量を差し引いて液晶の残量を算出する液晶残量算出部１６６と、総滴下量及び液晶の残量のような多様な情報を出力する出力部１６８と、前記液晶容器１２４に残されている液晶が残量が設定された枚数の基板に滴下される液晶の量より小さい場合及び設定された枚数の基板に液晶が滴下された後、液晶の残量が一枚の基板に滴下される液晶の量より多い場合、警報を発して作業者に通報する警報部１６９と、を包含して構成されている。
【００６２】
液晶の１回滴下量は、作業者により設定され、該設定された１回滴下量によって前記主制御部１６０が流量制御バルブ１５４を制御して液晶容器１２４に供給されるガスの量を調節すると同時に、前記電源供給部１５０を制御してソレノイドコイル１３０に供給される電源の量を調節する。この時、前記ニードル１３６と磁性棒１３２間の間隙は、作業者により予め調整されて固定される。
【００６３】
又、前記滴下回数検出部１６３では電源供給部１５０がソレノイドコイル１３０に電源を印加する回数を測定し、前記総滴下量算出部１６４ではこの測定された滴下回数及び１回滴下量に基づいて前記液晶容器１２４から滴下された総滴下量を算出する。又、該算出された総滴下量を前記液晶容器１２４に充填された量から差し引いて液晶残量を算出する。
【００６４】
又、前記出力部１６８は、作業者に液晶残量を包含する各種情報を知らせるためのものであって、ＣＲＴ(Cathod Ray Tube)、LCDのようなディスプレイ及びプリンタのような各種出力装置を包含する。
【００６５】
以下、上記のように構成された本発明に係る液晶滴下装置の液晶容器１２４に残されている液晶の残量測定方法に対し、図６を用いて説明する。
【００６６】
先ず、図６に示したように、前記主制御部１６０を通して液晶の１回滴下量及び滴下位置を入力すると、前記液晶滴下装置１２０は、前記入力された情報によって液晶１０７の滴下を始める（Ｓ３０１)。次いで、該液晶１０７の滴下が進行されることで、前記主制御部１６０では前記電源供給部１５０を通してソレノイドコイル１３０に電源が印加される回数を計算して現在までの液晶滴下回数を算出した後（Ｓ３０２)、１回の滴下量及び進行された滴下回数に基づいて現在まで滴下された液晶の総滴下量を算出する（Ｓ３０３)。
【００６７】
次いで、前記液晶容器１２４に充填された液晶の総量から前記総滴下量を差し引いて、現在、液晶容器１２４に残されている液晶１０７の残量を算出する（Ｓ３０４)。次いで、上記のように算出された液晶容器１２４の液晶残量が設定された液晶残量より少ない場合、警報を発して作業者に通報して前記液晶容器１２４に新しい液晶１０７を充填することを通報する(Ｓ３０５、Ｓ３０６)。液晶残量が設定された残量より多い場合、設定された枚数の基板(液晶容器に充填された液晶が全て滴下される)の滴下が終了されなかった場合には継続して滴下を進行し、設定された枚数の基板に滴下が終了された場合には、これを作業者に警報して追加の基板に液晶を滴下するようにする（Ｓ３０７)。
【００６８】
上記のように、この実施形態の液晶滴下装置においては、制御システム(主制御部)により滴下される液晶の滴下量を算出した後、液晶容器に充填された液晶の量から液晶の残量を算出する。従って、このような制御システムを利用した液晶滴下装置は、計算により液晶の残量を算出するため、外部の条件により微細な量までも測定し得るし、環境変化のような外部の条件により残量測定が影響を受けないという長所がある。然し、前記制御システムにおいては、制御工程を実現するため、複雑で、且つ高価の制御システムが必要となって製造費用が増加するという問題点があった。
【００６９】
従って、本発明においては、前記制御システムにより残量確認の可能である液晶滴下装置及び他の方法を利用して残量を確認し得る液晶滴下装置を提供する。
【００７０】
基本的に、前記液晶容器１２４の内部に残されている液晶の残量を用意に確認し得る方法は、該液晶容器１２４自体を透明な物質に形成して作業者が肉眼で直接液晶の残量を測定する方法である。
【００７１】
この実施形態の液晶滴下装置に適用される液晶容器１２４は、透明な物質であると、如何なる物質も可能である。然し、液晶の滴下時に前記液晶容器１２４に変形が発生する場合、液晶が設定された滴下位置に滴下されないという問題点が発生するため、前記液晶容器１２４は、変形に強い物質でなければならない。又、本発明においては、このような透明な物質として石英を使用する。石英は、透明で変形に強いと共に、強度が高いために外部の衝撃による破損を防止し得るため、本発明の液晶容器１２４として最適の物質である。又、前記透明な液晶容器１２４には、残されている液晶の残量を確認し得る目盛りを形成することもできる。
【００７２】
又、液晶容器の内部に残されている液晶の残量を容易に測定する又一つの方法は、図７に示したように、不透明な液晶容器２２４の側面に透明なチューブ２２５を装着することである。該チューブ２２５は、前記液晶容器２２４の側壁の下部と貫通されていて、該液晶容器２２４と大略類似な高さに形成されるため、前記液晶容器２２４の液晶２０７が前記チューブ２２５に充填されるため、該チューブ２２５に充填された液晶２０７の水位を検査することで、随時に前記液晶容器２２４の内部に残されている液晶の残量を確認することができる。
【００７３】
従って、前記液晶容器２２４の残量が設定された残量(総充填量から滴下量を差し引いた量)より少ない場合及び残量が設定された残量より多い場合、液晶が滴下される基板の枚数を調整することで、効率的な液晶の滴下が可能になる。
【００７４】
又、前記チューブ２２５は、例えば、石英のような強度の大きい物質に形成された透明管も可能で、テフロン（登録商標）(teflon)のような弗素樹脂成分から成る曲げられるチューブで形成することもできる。上記のようなチューブ２２５を構成する物質は、特定の物質に限定されることでなく、前記液晶２０７と反応しない透明な物質であると、如何なる物質も使用可能である。
【００７５】
又、前記チューブ２２５は、前記液晶容器２２４の如何なる位置にも設置し得るが、該液晶容器２２４に充填された全ての液晶２０７の残量を確認するためには、できるだけ該液晶容器２２４の下部に設置されることが好ましい。この時、該液晶容器２２４の上部には、リング状の固定手段２２７が装着され、前記チューブ２２５がリングに挿入、固定される。
【００７６】
又、液晶容器の内部に残されている液晶の残量を測定し得る方法は、液晶の残量を秤により直接測定する方法であって、この方法が適用された本発明に係る液晶滴下装置の他の実施形態が図８に図示されている。
【００７７】
図面に示したように、液晶容器３２４の上部ギャップ３２５には秤３２７が装着されている。又、前記上部ギャップ３２５は、液晶滴下装置３２０の上部ケース３２６を前記液晶容器３２４に固定させる役割をすると共に、前記液晶滴下装置３２０が駆動手段(図示されず）により駆動される時、該駆動手段に固定させる役割をする。又、前記秤３２７は、前記上部ギャップ３２５の下部表面に少なくとも一つ設置され、前記液晶容器３２４の重さを測定する。実質的に前記秤３２７が測定しようとするものは、該液晶容器３２７の内部の液晶３０７の重さである。従って、前記秤３２７は、液晶３０７が充填されなかった液晶容器３２４の重さに零点調整されている。
【００７８】
又、前記液晶容器３２４の内部の液晶は特定値の密度を有しているため、該液晶容器３２４に残されている液晶残量の重さを測定すると、液晶残量の容積を計算し得るし、該計算された値が表示される。
【００７９】
又、前記液晶３０７の滴下時に前記液晶滴下装置３２０は駆動装置に固定されて駆動する。勿論、精密な液晶の滴下のためには、液晶の滴下時に基板が動いて液晶滴下装置を滴下位置に整列させることが好ましいが、例えば、基板の内部の一つのパネルの滴下が終了された場合には、前記液晶滴下装置３２０が次に滴下されるパネルの滴下位置に移動することが好ましい。
【００８０】
図９Ａは、前記駆動装置３５０に液晶滴下装置３２０が固定された状態を示した図で、図９Ｂは、前記液晶容器３２４の上部ギャップ３２５に設置された秤３２７が前記液晶容器３２４の内部の液晶残量の重さを測定する状態を示した図である。
【００８１】
図面に示したように、前記液晶滴下装置３２０は、前記駆動装置３５０に付着されたリング状の固定部３５２に上から挿入される。この時、該リング状の固定部３５２の直径は、前記液晶容器３２４よりは大きく、前記上部ギャップ３２５とは殆ど類似の大きさに形成されている。従って、前記液晶滴下装置３２０が前記固定部３５２に上から挿入される時、前記上部ギャップ３２５の下面が前記固定部３５２の上面と相接して前記液晶滴下装置３２０が固定される。
【００８２】
一方、前記液晶容器３２４の上部ギャップ３２５の下面には、少なくとも一つ(好ましくは、二つ以上)の秤３２７が装着されているため、前記上部ギャップ３２４と固定部３５２間に前記秤３２７が位置するようになる。実質的に、前記液晶容器３２４の上部ギャップ３２５は、前記秤３２７のみに相接していて、前記固定部３５２の上面とは全く相接されない。従って、前記液晶滴下装置３２０の荷重の全てが前記秤３２７のみに印加されることで、該秤３２７により前記液晶滴下装置３２０の重さが測定される。
【００８３】
上記のように、前記秤３２７は、空の液晶滴下装置３２０の重さに零点調整されているため、前記秤３２７が指す重さは、前記液晶容器３２４に残されている液晶の残量の重さとなる。又、図面には図示されてないが、前記秤３２７には、表示装置が連結されて測定された液晶残量の重さを使用者に知らせることで、使用者は測定された重さを容積に換算して液晶３０７の残量を確認することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶残量の確認が可能である液晶滴下装置及びその液晶残量測定方法においては、液晶容器の内部に残されている液晶の残量を確認し得るため、液晶を滴下する途中に液晶容器に残されている液晶の残量を恒常把握し得ることで、高価の液晶が浪費されることを防止し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶滴下方式により製作された液晶表示素子を示した図である。
【図２】液晶滴下方式により液晶表示素子を製作する方法を示したフローチャートである。
【図３】液晶滴下方式の基本的な概念を示した図である。
【図４Ａ】本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態の構造を示した図面で、液晶未滴下時の図である。
【図４Ｂ】本発明に係る液晶滴下装置の第１実施形態の構造を示した図面で、液晶滴下時の図である。
【図５】図４の主制御部の構造を示したブロック図である。
【図６】本発明に係る液晶容器の液晶残量測定方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明に係る液晶滴下装置の他の実施形態の構造を示した図である。
【図８】本発明に係る液晶滴下装置の又他の実施形態の構造を示した図である。
【図９Ａ】秤により液晶の残量を測定することを示した図である。
【図９Ｂ】秤により液晶の残量を測定することを示した図である。
【図１０】一般的な液晶表示素子を示した断面図である。
【図１１】従来の液晶表示素子の製造方法を示したフローチャートである。
【図１２】従来液晶表示素子の液晶注入を示した図である。
【符号の説明】
１２４、２２４、３２４：液晶容器
１３０、２３０、３３０：ソレノイドコイル
１３２、２３２、３３２：磁性棒
１３５、２３６、３３６：ニードル
１４３、２４３、３４３：ニードルシート
１４５、２４５、３４５：ノズル
１５０：電源供給部
１６０：主制御部
１６２：１回滴下量設定部
１６３：滴下回数算出部
１６４：総滴下量算出部
１６６：液晶残量算出部
２２５：チューブ
３２７：秤
３５０：駆動装置
３５２：固定部

Claims (18)

  1. 基板上に液晶を滴下する排出孔が形成されたノズルと、上下位置に選択的に動くニードルと、該ニードルを下部位置に移動させて前記排出孔を遮断するスプリング部材と、磁気力を提供して前記ニードルを上部位置に移動させて前記ニードルを排出孔から分離させるソレノイドコイル及び磁性棒と、前記ニードルと前記磁性棒との間隔を調整する前記磁性棒の端部に設置された間隙調整部と、を包含する液晶滴下部と、前記ソレノイドコイルに電源を供給する電源供給部と、前記液晶滴下手段にガスを供給して液晶に圧力を印加するガス供給部と、基板に滴下された液晶の滴下量を算出して液晶滴下手段に充填された液晶の量から前記算出された滴下量を差し引いて液晶滴下手段に残されている液晶の残量を測定する主制御部と、を包含して構成されることを特徴とする液晶滴下装置。
  2. 前記主制御部は、基板に滴下される液晶の１回滴下量を設定する１回滴下量設定部と、前記電源供給部からソレノイドコイルに印加される電源印加回数を測定して液晶の滴下回数を算出する滴下回数算出部と、前記設定された１回の滴下量及び算出された滴下回数に基づいて液晶の総滴下量を算出する総滴下量算出部と、前記液晶滴下手段に充填された液晶の総量から前記算出された総滴下量を差し引いて液晶の残量を算出する液晶残量算出部と、を包含して構成されたことを特徴にする請求項１記載の液晶滴下装置。
  3. 前記主制御部は、液晶の残量に対する情報を出力する出力部と、液晶の残量が設定された残量以下である場合、作業者に知らせる警報部と、が追加して包含されることを特徴とする請求項２記載の液晶滴下装置。
  4. 前記液晶滴下手段は、液晶が充填される液晶容器を包含して構成されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
  5. 前記液晶容器は、透明な液晶容器であることを特徴とする請求項４記載の液晶滴下装置。
  6. 前記液晶容器は、石英から成ることを特徴とする請求項５記載の液晶滴下装置。
  7. 液晶容器に設置され、前記液晶容器に充填された液晶が充填される透明なチューブが追加して包含されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
  8. 前記チューブは、石英から成る透明管であることを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
  9. 前記チューブは、弗素樹脂から成ることを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
  10. 前記チューブは、液晶容器の下部に形成されることを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
  11. 前記チューブは、液晶容器の高さと実質的に同様な高さに形成されることを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
  12. 前記液晶容器に設置され、前記チューブを固定する固定手段が追加して包含されることを特徴とする請求項７記載の液晶滴下装置。
  13. 液晶容器が固定される上部ギャップと、
    前記上部ギャップの下面に設置され、前記液晶容器に残されている液晶残量の重さを測定する少なくとも一つの秤が追加して包含されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
  14. 前記液晶滴下部を移動させる駆動手段と、前記駆動手段に連結されて液晶滴下部を固定させる固定手段と、が追加して包含されることを特徴とする請求項１記載の液晶滴下装置。
  15. 前記固定手段は、リング状から成り、前記液晶滴下部の上部で挿入されることを特徴とする請求項１４記載の液晶滴下装置。
  16. 前記固定手段の上面と、液晶容器が固定される上部ギャップの下面との間には、秤が位置して液晶滴下部の荷重が前記秤にかかることを特徴とする請求項１５記載の液晶滴下装置。
  17. 前記秤と連結され、測定された液晶残量の重さを表示する表示部が追加して包含されることを特徴とする請求項１３記載の液晶滴下装置。
  18. 前記表示部は、測定された液晶残量の重さを容積に換算して表示することを特徴とする請求項１７記載の液晶滴下装置。
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