CN102101086A

CN102101086A - 用于分配膏的设备及其操作方法

Info

Publication number: CN102101086A
Application number: CN2010106103380A
Authority: CN
Inventors: 金相淳; 李根德; 黄世翰; 辛在德
Original assignee: AP Cells Inc
Current assignee: Asia Pacific Systems Inc; AP Cells Inc
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-06-22
Also published as: JP2011125855A; TW201121656A; KR20110069431A; KR101661289B1

Abstract

本发明提供一种分配器设备及其控制方法，且更明确地说，提供一种能够形成稳定的膏图案的分配器设备及其操作方法。用于使用所述分配器设备来分配所述膏的方法包含制备衬底，以及将所述膏分配到所述衬底上。提供可使膏分配速度加速或减速的区，且分配压力经由所述区中的N个步级而改变。所述膏的分配包含计算一种步级数目N来为所述膏分配加速或减速区中的所述分配压力的改变划分成步级，计算所述加速或减速区中的膏分配加速度，以及经由所述加速或减速区中的所述N个步级来改变所述分配压力，同时根据所计算的分配加速度来分配所述膏。

Description

用于分配膏的设备及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于分配膏(paste)的设备及其操作方法，且更明确地说，本发明涉及一种在膏图案形成时形成稳定的膏图案的分配器(dispenser)设备及其操作方法。

背景技术

在平坦的衬底(substrate)上分配膏的分配器设备包含：平台(stage)，在所述平台上安放有上部衬底及下部衬底；分配器，其包含用于将膏排出到安放在平台上的衬底上的喷嘴(nozzle)；传感器，其用于测量衬底与喷嘴之间的间隙；驱动单元，其用于抬升分配器；传送单元，其用于水平移动分配器；以及控制单元，其用于控制分配器的操作。

为了使用分配器设备而在衬底上形成图案，首先使用传感器来测量衬底与喷嘴之间的间隙。接着，分配器上升或下降以调整衬底与喷嘴之间的间隙。此后，移动分配器，同时源材料(source material)从喷嘴中排出以形成具有所要形状的膏图案。

举例来说，在膏图案形成于单个面板的衬底的边缘上的情况下，膏图案110具有如图1中所示的形状。参看图1，膏图案110沿衬底100的边缘区域而形成以具有围绕衬底100的中心部分的形状。膏图案110具有直线部分(straight line part)113，所述直线部分113具有沿除了衬底100的拐角(corner)之外的侧面部分的均一的宽度及高度。膏图案110在衬底100的拐角部分上具有弯曲部分(curved part)112，使得整个图案具有均一的宽度及高度。

因此，分配操作开始于起始点111，沿直线部分113及弯曲部分112运行且最终到达恰好在起始点111之前定位的结束点114，以形成膏图案110。通常，膏分配器可在较高的速度下分配膏以缩短分配时间。

同时，当分配器或平台在膏分配操作期间在起始点111处开始或在结束点114处停止时，可能会将脉冲(impulse)施加到平台。类似地，当分配器或平台进入到或离开弯曲部分时，可能会发生脉冲。

因此，起始点111、结束点114及弯曲部分112的图案的宽度及高度可变得不同于直线部分113的图案的宽度及高度，这产生图案缺陷。

发明内容

本发明提供一种用于形成具有均一的宽度及高度的膏图案的方法。本发明还提供改进的膏图案质量，其中起始点、结束点及弯曲部分的图案的宽度及高度与直线部分的图案的宽度及高度相同。本发明还提供一种用于在膏分配期间的加速或减速区(acceleration or deceleration section)中控制分配压力的方法。本发明还提供一种在为加速或减速区中的每一步级(step)而控制一种分配压力时控制加速度的方法。

根据示范性实施例，一种用于使用分配器设备来分配膏的方法包含：制备衬底；以及将膏分配到所述衬底上，其中提供使膏分配速度加速或减速的区，且分配压力经由所述区中的N个步级而改变。

膏的分配可包含：计算一种步级数目N来为膏分配加速或减速区中的分配压力改变划分成步级；计算该步级数目N来为膏分配速度的加速或减速区中的分配压力改变划分成步级；以及经由加速或减速区中的N个步级来改变该分配压力，同时根据所计算的分配加速度来分配该膏。

加速或减速区可包含以下各项中的至少一者：起始区(starting section)，其中膏分配速度在膏分配起始点处开始加速以在直线部分中获得恒定速度；结束区(ending section)，其中膏分配速度从直线部分中的恒定速度减速以到达膏分配结束点；从弯曲部分减速起始点到弯曲部分进入点的弯曲部分进入区(curved part entering section)；以及从弯曲部分结束点到弯曲部分加速结束点的弯曲部分离开区(curved part leaving section)。

根据另一示范性实施例，一种分配器设备包含：至少一个分配器，其经配置以通过气压来分配容纳在注射器(syringe)中的膏；压力调节器(pressureregulator)，其经配置以调整气压且将经调整的气压施加到注射器；传送单元，其用于经配置以传送分配器；以及控制单元，其用于控制传送单元以便使膏分配速度加速或减速，且控制压力调节器以便经由膏分配速度的加速或减速区中的步级来使分配压力增加或减少。

附图说明

从结合附图进行的以下描述中可更详细地理解示范性实施例，附图中：

图1为膏图案的示意图。

图2为根据示范性实施例的分配器设备的透视图。

图3为根据示范性实施例的分配器的截面图。

图4为根据示范性实施例的分配器设备的框图。

图5(a)-5(c)为说明根据示范性实施例的分配膏期间的分配加速度的视图。

图6为说明根据示范性实施例的用于在加速或减速区中分配膏的过程的流程图。

图7(a)-7(c)为说明根据示范性实施例的经由加速或减速区中的步级来调整一分配速度及一分配压力的过程的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考各附图详细描述具体实施例。然而，本发明可以不同的形式体现，且不应被解释为限于本文所陈述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明具有全面性且完整，且将向所属领域的技术人员充分地传达本发明的范围。在图中，相同的参考标号始终是指相同的元件。

图2为根据示范性实施例的分配器设备的透视图，且图3为根据示范性实施例的分配器的截面图。

根据示范性实施例的分配器设备包含：平台300，在所述平台上安放有衬底100；以及分配器200，其包含喷嘴210，所述喷嘴210用于将源材料排出到安放在平台300上的衬底上。

根据示范性实施例的衬底100可为液晶显示面板(liquid crystal displaypanel)的上部衬底或下部衬底。尽管未图示，但彩色滤光片(color filter)及共用电极(common electrode)可安置于上部衬底上，且多个薄膜晶体管(thinfilm transistor)及像素电极(pixel electrode)可安置于下部衬底上。当上部衬底及下部衬底彼此接合以制造液晶面板时，由金属膏(metal paste)形成的多个膏图案110可安置于上部衬底或下部衬底上从而电连接上部衬底及下部衬底。在当前示范性实施例中，可将Ag膏用作源材料。Ag膏储存于注射器220中且分配到衬底100上。

分配器200借助传送单元500而在X轴或Y轴方向上移动，以在衬底100上形成膏图案110。此处，使用例如电动机(motor)或轨道(rail)等驱动单元(驱动运动)来移动平台300及分配器200。驱动单元并不限于此，且可将多种构件用作驱动单元。可使用一个驱动单元(驱动运动)来移动多个分配器。驱动单元在一个传送单元的控制下同时移动所有的分配器。

尽管在当前示范性实施例中在X轴或Y轴方向上水平移动分配器200，但本发明并不限于此。举例来说，可在X轴或Y轴方向上移动平台300以将源材料分配到衬底100上。或者，可在X轴或Y轴方向上移动平台300和分配器200两者以分配源材料。或者，可在一个轴方向上移动平台300且可在另一轴方向上移动分配器200以分配源材料。

分配器200包含注射器220、喷嘴210、距离传感器(distance sensor)240及喷射阀(injection valve)250。

注射器220具有内部空间以储存源材料(例如，Ag膏)。喷嘴210安装于固定有注射器220的主体部分(body part)230之下，且将储存于注射器220中的源材料排出到衬底100上。

距离传感器240与喷嘴间隔开且测量该分配器200的喷嘴210与衬底100之间的间隙。喷射阀250向注射器220施加例如N₂气的气压。

距离传感器240测量衬底100与喷嘴210之间的间隙。尽管未图示，但所述距离传感器240包含发光部分(light emitting part)(未图示)，其发出用于测量距衬底100的距离的光；以及光接收部分(light receiving part)(未图示)，其接收从发光部分(未图示)发出的光。发光部分及光接收部分可整体地形成于一个主体中且彼此间隔开预定的距离。基于由距离传感器240测得的值，通过使分配器200上升或下降来将衬底100与喷嘴210之间的间隙调整到大约为40μm。

从压力调节器施加的压力通过喷射阀250而被接通/切断从而向注射器220施加压力。通过向注射器220施加压力，注射器220内的源材料可经由喷嘴210排出。

如有必要，可将螺线管阀(solenoid valve)安置于注射器220与喷嘴210之间，以便控制注射器220与喷嘴210之间的连通。由于在储存有源材料的注射器220中形成压力且注射器220使用螺线管阀开始与喷嘴210连通，所以注射器220内的源材料被供应到喷嘴210。

图4为根据示范性实施例的分配器设备的框图。

压力调节器600调节从压力供应源(pressure supply source)620供应的气压且将经调节的气压经由喷射阀250供应到注射器220。从压力供应源620供应的气体中的波动流(fluctuating flow)可在缓冲槽(buffer tank)610中缓冲，使得可将均一的气压供应到压力调节器600。

从压力调节器600施加的压力通过喷射阀250而被接通/切断从而在注射器220中形成预定的压力。由于压力填充到注射器220中，所以注射器220内的源材料可经由喷嘴210排出。

传送单元500使用例如电动机或轨道等驱动单元(驱动运动)来移动该分配器200。或者，可将多种构件用作驱动单元。实质上，在X轴或Y轴方向上使用轨道来移动上面安装有分配器200的分配器头(dispenser head)，从而传送该分配器200。

控制单元400为膏分配期间加速或减速区中的分配压力划分成步级，且经由所述步级而使用压力调节器来调整该分配压力。另外，所述控制单元计算经由加速或减速区中的步级来改变该分配压力所需的总时间。接着，基于所计算的时间来计算加速度，且根据所计算的加速度来控制传送单元。

加速或减速区表示在膏分配期间使该分配速度加速或减速的区。举例来说，所述区可包含：从膏分配开始的点到分配速度达到恒定速度的点的区；从分配速度开始从恒定速度减速的点到膏分配停止的点的区；其中分配器进入弯曲部分且分配速度减速以将膏分配到弯曲部分上的区；以及其中分配器离开弯曲部分以使分配速度加速的区。

分配器设备将膏分配到衬底上以具有特定的图案(直线及曲线)。明确地说，当膏经绘制后，使由曲线部分处的分配器的快速的加速或减速所引起的脉冲减少是很重要的。可经由减震(vibration reduction)及轻型装备通过减少由拐点(inflection point)处的分配器的快速的加速或减速所引起的脉冲来实现稳定性及高质量。

为了减少在分配器开始、停止、进入到或离开弯曲部分时生成的脉冲，控制单元400在合适的加速度下使分配速度加速或减速。此外，压力调节器600经由加速或减速区中的步级来调整分配压力。

下文将描述分配速度的加速或减速。如图5(a)中所示，分配速度从起始点S向上加速到恒定速度，且所述分配速度在S-＞S1区中加速。类似地，如图5(c)中所示，恒定速度在E1-＞E区中减速直到分配器到达结束点E且停止其移动为止。

参看图5(b)，在弯曲部分的情况中，分配速度在弯曲部分进入点C2之前的弯曲部分减速起始点C1处开始减速，以便在弯曲部分进入点C2处达到弯曲部分速度。维持从弯曲部分进入点C2到弯曲部分离开点C3的弯曲部分速度。该分配速度接着开始在弯曲部分离开点C3处加速到弯曲部分加速结束点C4，以便在分配器离开弯曲部分时达到恒定速度。

此处，恒定速度表示涂覆着直线部分的速度，且弯曲部分速度表示涂覆着弯曲部分的速度。

当分配速度在加速或减速区(S-＞S1、E1-＞E、C1-＞C2及C3-＞C4)中改变时，优选以均一的宽度及厚度持续地涂覆该膏。在这点上，加速或减速区中对稳定的膏分配来计算分配速度的加速度很重要。尤其是当所述多个分配器在一个驱动单元(驱动运动)的控制下移动时这就更为重要。下文将描述加速度的计算。

虽然加速度在加速或减速区中被控制，但分配压力也应根据加速或减速区中的经控制的加速度而改变以便以均一的高度涂覆该膏。也就是说，当分配速度较慢时，优选地减少该分配压力使得分配量减少。当分配速度较快时，优选地增加该分配压力使得分配量增加。

举例来说，如图5(c)中所示，由于分配速度从起始点加速，所以分配压力也向上增加到恒定压力。类似地，分配压力从分配速度开始减速的弯曲部分起始点C1减少直到分配压力达到弯曲部分压力为止。此处，恒定压力表示直线部分的区中的分配压力，且弯曲部分压力表示弯曲部分的区中的分配压力。

事实上，难以如图5(c)中所示线性地增加或减少该分配压力。如果一次增加或减少该分配压力，那么可能不能依据每一分配器的性能而正常地控制分配器。通常分配器要求某一时间来形成压力且接通/切断螺线管阀，同时经由压力控制来执行分配过程。

因此，在当前示范性实施例中，在加速或减速区中逐步改变该分配压力从而稳定地分配该膏。该分配压力可经由步级来改变。当图2的所述多个分配器(分配头)由一个压力调节器控制时，可通过控制待经由加速或减速区中的步级而改变的分配压力来减少所述多个分配器之间的压力差。

下文将参考图6的流程图来描述用于控制加速或减速区中的分配速度及分配压力的方法。

首先，计算用于对膏分配速度加速或减速的区中的分配压力的改变划分成步级的步级数目N(S601)。

加速或减速区包含以下各项中的至少一者：起始区，其中膏分配速度在膏分配起始点处开始加速以在直线部分中达到恒定速度；结束区，其中膏分配速度从直线部分中的恒定速度减速以到达膏分配结束点；从弯曲部分减速起始点向上到弯曲部分进入点的弯曲部分进入区；以及从弯曲部分结束点向上到弯曲部分加速结束点的弯曲部分离开区。在下文中，从弯曲部分减速起始点向上到弯曲部分进入点的弯曲部分进入区将作为加速或减速区的实例而描述。

参看图7(c)的曲线图，其中分配压力在加速或减速区(C1-＞C2及C3-＞C4)中划分成步级，可将步级数目N作为预置常数N而计算。加速或减速区中的分配压力的改变的步级的数目可先前经由分配器性能测试来设定。

另外，可使用相对于所述多个分配器的平均拐点压力(average inflectionpressure)来计算步级数目N。拐点压力表示恒定压力与加速及减速完成时的压力之间的压力差的量。经由所述多个分配器的性能测试来计算所述平均拐点压力，且此后将使用所计算的平均拐点压力来计算步级数目N。

也就是说，可通过将平均拐点压力除以每单位压力改变的时间来获得步级数目N。这表达为以下等式。

平均拐点压力＝{(第一分配器的恒定压力-第一分配器的加速/减速结束压力)+(第二分配器的恒定压力-第二分配器的加速/减速结束压力)+.....+(第K分配器的恒定压力-第K分配器的加速/减速结束压力)}÷K

步级数目N＝平均拐点压力÷每单位压力改变的时间

上文中，恒定速度压力表示直线部分中的分配压力。

加速/减速结束压力可表示一种在加速或减速完成之后的压力。当分配器从直线部分进入弯曲部分时，将压力保持在弯曲部分压力处。因此，在上文的情况中，弯曲部分压力对应于加速/减速结束压力。参考符号K表示由压力调节器将分配压力施加到的分配器的总数目。

同样，每单位压力改变的时间表示改变单位压力所需的时间，其中注射器内的压力经由压力调节器而改变。当压力调节器改变压力时，需要预定的时间。也就是说，即使压力调节器发送用于在特定压力下排出源材料的命令信号，也不立即执行排出操作。需要预定的时间来在储存着源材料的注射器内形成压力及操作一喷射阀。

当平均拐点压力为大约580Kpa，且每单位压力改变的时间为大约100msec时，步级数目为大约5.8，且接着四舍五入(round off)到最接近的整数6。因此，将步级数目N界定为数字6。

如上文所描述，在计算步级数目N之后，计算加速或减速区中的分配速度的加速度(S602)。

为了计算加速或减速区中的分配速度的加速度，首先计算用于加速或减速的总时间。接着，使用总加速或减速时间来计算加速或减速区中的分配速度的加速度(在下文中称为分配加速度)。这可表达为以下等式。

特定加速/减速区中的总加速/减速时间(T)＝加速/减速步级数目(N)×每单位压力改变的时间(msec)

分配加速度(A)＝加速/减速区长度(S)÷(特定加速/减速区中的总加速/减速时间(T)×特定加速/减速区中的总加速/减速时间(T))

当每单位压力改变的时间乘以总加速或减速步级数目时，可计算对应的加速或减速区的总加速或减速时间。

举例来说，当假定压力总计经由10个步级而减少；每单位压力改变的时间为大约1msec；且分配器从弯曲部分减速起始点C1移动到弯曲部分进入点C2时，使压力从直线部分的恒定压力减少到弯曲部分的弯曲部分压力所需的总加速/减速时间T为大约10msec。

因此，可通过从弯曲部分减速起始点C1到弯曲部分进入点C2的长度÷(10msec×10msec)来获得该分配加速度A。

下表展示当总加速/减速时间T给定为大约10msec时，依据从弯曲部分减速起始点C1到弯曲部分进入点C2的长度的分配加速度。

一旦如上文所描述来计算步级数目及加速度，就通过经由加速或减速区中的步级而改变该分配压力来根据所计算的分配加速度以执行膏分配(S603)。

如表中可见，如果该分配速度在弯曲部分减速起始点C1(其为恰好在弯曲部分进入点C2之前大约1cm处的点)处开始减速，那么分配速度在大约-0.01[cm/ms²]的加速度下减速。

类似地，如果该分配速度在另一弯曲部分减速起始点C1(其为恰好在弯曲部分进入点C2之前大约2cm处的点)处开始减速，那么该分配速度在大约-0.02[cm/ms²]的加速度下减速。同样，如果该分配速度在又一弯曲部分减速起始点C1(其为恰好在弯曲部分进入点C2之前大约3cm处的点)处开始减速，那么该分配速度在大约-0.03[cm/ms²]的加速度下减速。

同时，该分配压力经控制以经由对应的加速或减速区中的N个步级而改变，步级数目N如图7(c)中所示而计算。

根据示范性实施例，可显而易见，该分配压力不仅可经由前述加速或减速区中的步级而改变，而且可经由膏开始分配的加速区及膏结束分配的减速区中的步级而改变。

另外，尽管在示范性实施例中使用所述多个分配器而将膏分配到一个衬底上，但本发明不限于此。举例来说，可将膏分配到多个衬底上。

另外，根据示范性实施例，本揭示内容可应用于具有曲线或直线以及上述图案形状的膏图案。

根据示范性实施例，当分配器在膏分配期间进入或离开曲线部分时，该分配压力经由步级(即，逐步)而改变，同时该分配速度可加速或减速，使得可将均一量的膏分配到弯曲部分上。而且，该分配压力经控制以经由步级而改变，同时该分配速度在膏分配的起始点及结束点处加速或减速，使得在起始点及结束点处可分配均一量的膏。这样，膏图案的形状(即，宽度及高度)可经控制成为均一的(uniform)。另外，当使用一个驱动单元来控制所述多个分配器的移动(包含加速或减速)时，加速/减速区中的分配压力经由步级来控制，这实现分配器的分配质量的改进。

尽管已参考具体实施例描述了分配器设备及其控制方法，但其不限于此。因此，所属领域的技术人员将容易理解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神及范围的情况下对其作出各种修改及改变。

Claims

1.一种用于使用分配器设备来分配膏的方法，所述方法包括：

制备衬底；以及

将所述膏分配到所述衬底上，

其中提供使膏分配速度加速或减速的区，且分配压力经由所述区中的N个步级而改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述膏的所述分配包括：

计算一种步级数目N来为所述膏分配速度的加速或减速区中的所述分配压力的所述改变划分成步级；

计算所述加速或减速区中的膏分配加速度；以及

经由所述加速或减速区中的所述N个步级来改变所述分配压力，同时根据计算的所述分配加速度来分配所述膏。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述加速或减速区包括以下各项中的至少一者：起始区，其中所述膏分配速度在膏分配起始点处开始加速以在直线部分中达到恒定速度；结束区，其中所述膏分配速度从所述直线部分中的所述恒定速度开始减速以到达膏分配结束点；从弯曲部分减速起始点到弯曲部分进入点的弯曲部分进入区；以及从弯曲部分结束点到弯曲部分加速结束点的弯曲部分离开区。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于通过将平均拐点压力除以每单位压力改变的时间来计算所述步级数目N，所述平均拐点压力为恒定压力与相应分配器的加速/减速结束压力之间的差的平均值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述膏分配加速度的所述计算包括：

计算在特定区中经由所述N个步级来改变所述分配压力所需的总时间；以及

使用以下等式来计算所述加速或减速区中的所述膏分配加速度：分配加速度＝加速/减速区长度÷(所述特定区中的总时间×所述特定区中的总时间)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于通过以下等式来计算所述总时间：总时间＝步级数目N×每单位压力改变的时间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述膏分配加速度的所述计算包括计算及映射相应区长度的分配加速度，所述区长度会改变。

8.一种分配器设备，其包括：

至少一个分配器，其经配置以通过气压来分配容纳在注射器中的膏；

压力调节器，其经配置以调整所述气压且将经调整的所述气压施加到所述注射器；

传送单元，其经配置以传送所述分配器；以及

控制单元，其用于控制所述传送单元以便使膏分配速度加速或减速，且控制所述压力调节器以便经由所述膏分配速度的加速或减速区中的步级来使分配压力增加或减少。

9.根据权利要求8所述的分配器设备，其特征在于所述控制单元控制所述传送单元以使所述膏分配速度在分配起始点之后、分配结束点之前、进入弯曲部分之前及离开弯曲部分之后加速或减速持续预定的周期，且控制所述压力调节器以经由所述膏分配速度的所述加速或减速区中的N个步级来增加或减少所述分配压力，N为步级数目。

10.根据权利要求9所述的分配器设备，其特征在于所述步级数目N通过将平均拐点压力除以每单位压力改变的时间来计算，所述平均拐点压力为直线部分中的压力与相应分配器的加速或减速结束压力之间的差的平均值。