KR100469508B1

KR100469508B1 - 스프링의 장력조정에 의해 액정적하량을 제어가 가능한액정적하장치

Info

Publication number: KR100469508B1
Application number: KR10-2002-0009656A
Authority: KR
Inventors: 권혁진; 손해준
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2005-02-02
Also published as: JP3890002B2; CN1439912A; US6805308B2; CN1324379C; KR20030069717A; US20030160115A1; JP2003255367A

Abstract

본 발명의 액정적하장치는 니들에 장력을 인가하는 스프링의 장력을 간단한 방법에 의해 조정하여 기판상에 적하되는 액정의 적하량을 효율적으로 제어하기 위한 것으로, 니들에 형성된 스프링고정수단과 스프링수납통에 삽입되는 장력조정부의 일단에 스프링을 위치시키고 상기 장력조정부에 의해 스프링의 길이를 조절함으로써 원하는 스프링의 장력을 얻을 수 있게 된다. 스프링의 장력이 조절됨에 따라 솔레노이드코일에 공급된 전원이 중지될 때 니들이 니들시트의 배출공을 막는 원래의 위치로 복원하는 시간이 조절되며 그 결과 액정이 배출되는 배출공의 오픈시간을 제어된다.

Description

스프링의 장력조정에 의해 액정적하량을 제어가 가능한 액정적하장치{A LIQUID CRYSTAL DISPENSING APPARATUS HAVING CONTROLLING FUNCTION OF DROPPING AMOUNT CAUSED BY CONTROLLING TENSION OF SPRING}

본 발명은 액정적하장치(Liquid Crystal Dispensing Apparatus)에 관한 것으로, 특히 니들에 설치되는 스프링의 장력을 조절하여 니들시트의 배출공이 오픈되는 시간을 조정함으로써 기판에 적하되는 액정의 양을 제어할 수 있는 액정적하장치에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

LCD는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판(3)에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동소자 어레이공정에 의해 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 상부기판(3)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판(3) 및 하부기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(3)과 하부기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(5)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고 상부기판(3)의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).

액정은 패널에 형성된 액정주입구를 통해 주입된다. 이때, 액정의 주입은 압력차에 의해 이루어진다. 도 3에 액정패널에 액정을 주입하는 장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진공챔버(Vacuum Chamber;10)내에는 액정이 충진된 용기(12)가 구비되어 있으며, 그 상부에 액정패널(1)이 위치하고 있다. 상기 진공챔버(10)는 진공펌프와 연결되어 설정된 진공상태를 유지하고 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 진공챔버(10) 내에는 액정패널 이동용 장치가 설치되어 상기 액정패널(1)을 용기(12) 상부로부터 용기까지 이동시켜 액정패널(1)에 형성된 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨다(이러한 방식을 액정딥핑(Dipping) 주입방식이라 한다).

상기와 같이 액정패널(1)의 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨 상태에서 진공챔버(10)내에 질소(N₂)가스를 공급하여 챔버(10)의 진공정도를 저하시키면, 상기 액정패널(1) 내부의 압력과 진공챔버(10)의 압력차에 의해 액정(14)이 상기 주입구(16)를 통해 패널(1)로 주입되며 액정이 패널(1)내에 완전히 충진된 후에 상기 주입구(16)를 봉지재에 의해 봉지함으로써 액정층이 형성된다(이러한 방식을 액정의 진공주입방식이라 한다).

그런데, 상기와 같이 진공챔버(10)내에서 액정패널(1)의 주입구(16)를 통해 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 패널(1)로의 액정주입시간이 길어진다는 것이다. 일반적으로 액정패널의 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 사이의 간격은 수μm 정도로 매우 좁기 때문에, 단위 시간당 매우 작은 양의 액정만이 액정패널 내부로 주입된다. 예를 들어, 약 15인치의 액정패널을 제작하는 경우 액정을 완전히 주입하는데에는 대략 8시간이 소요되는데, 이러한 장시간의 액정주입에 의해 액정패널 제조공정이 길어지게 되어 제조효율이 저하된다.

둘째, 상기와 같은 액정주입방식에서는 액정소모율이 높게 된다. 용기(12)에 충진되어 있는 액정(14)중에서 실제 액정패널(10)에 주입되는 양은 매우 작은 양이다. 한편, 액정은 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화된다. 따라서, 용기(12)에 충진된 액정(14)이 복수매의 액정패널(10)에 주입되는 경우에도 주입후 남게 되는 액정(14)을 폐기해야만 하는데, 고가의 액정을 폐기하는 것은 결국 액정패널 제조비용의 증가를 초래하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 대면적의 유리기판상에 직접 액정을 적하하는 액정적하장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 니들시트에 형성된 배출공과 접촉하여 상기 배출공을 오픈시키는 니들의 일단부에 설치된 스프링의 장력을 제어함으로써 기판에 적하되는 액정을 적하량을 용이하게 제어할 수 있는 액정적하장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정적하장치는 액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기와, 상기 액정용기가 수납되는 케이스와, 상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트와, 상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되어 배출공과 접촉하며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들과, 상기 스프링이 수납되는 수납통과, 상기 수납통에 삽입되어 상기 스프링의 길이를 조정함으로써 스프링의 장력을 제어하는 장력조정부와, 상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대와, 상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 노즐로 구성된다.

스프링은 니들에 형성된 스프링고정부와 수납통에 삽입된 장력조정부의 단부 사이에 위치하여 장력조정부를 조정함으로써 스프링의 길이를 조절한다. 스프링의 길이가 가변됨에 따라 니들에 인가되는 스프링의 장력이 변화되며, 그 결과 솔레노이드코일에 인가되는 전원이 중지되었을 때 니들이 원래의 위치(니들시트와 접촉하는 위치)로 복원하는 시간이 변하게 되어 액정이 배출되는 배출공의 오픈시간이 변하게 된다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.

도 2는 액정표시소자를 제조하는 종래의 방법을 나타내는 흐름도.

도 3은 종래 액정표시소자의 액정주입을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 액정적하방식에 의해 제작된 액정표시소자를 나타내는 도면.

도 5는 액정적하방식에 의해 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 흐름도.

도 6은 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면.

도 7은 기존의 공압식 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면.

도 9는 도 8의 분해사시도.

도 10은 액정적하시의 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 액정패널 103,105 : 기판

107 : 액정 120 : 액정적하장치

122 : 케이스 124 : 액정용기

128 : 스프링 130 : 솔레노이드코일

132 : 자성막대 134 : 간극조정부

136 : 니들 137 : 스프링고정부

141,142 : 결합부 143 : 니들시트

144 : 배출공 145 : 노즐

146 : 배출구 150 : 스프링수납통

152 : 장력조정부 154 : 고정판

액정딥핑방식 또는 액정진공 주입방식과 같은 종래의 액정주입방식의 단점들을 극복하기 위해, 근래 제안되고 있는 방법이 액정적하방식(Liquid Crystal Dropping Method)에 의한 액정층 형성방법이다. 상기 액정적하방식은 패널 내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 기판에 적하(Dropping) 및 분배(Dispensing)하고 패널의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다. 이러한 액정적하방식은 짧은 시간 동안에 직접 기판상에 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시소자의 액정층 형성도 매우 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있게 되므로 액정표시소자의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가진다.

도 4는 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정적하방식에서는 구동소자와 컬러필터가 각각 형성된하부기판(105)과 상부기판(103)을 합착하기 전에 하부기판(105)상에 방울형상으로 액정(107)을 적하한다. 상기 액정(107)은 컬러필터가 형성된 기판(103)상에 적하될 수도 있다. 다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT기판과 CF기판 어느 기판도 가능하다. 그러나, 기판의 합착시 액정이 적하된 기판은 하부에 놓여져야만 한다.

이때, 상부기판(103)의 외곽영역에는 실링재(109)가 도포되어 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)에 압력을 가함에 따라 상기 상부기판(103) 및 하부기판(105)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정(107) 방울이 외부로 퍼져 상기 상부기판(103)과 하부기판(105) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다. 다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 패널(101)을 합착하기 전에 하부기판(103)상에 미리 액정(107)을 적하한 후 실링재(109)에 의해 패널을 합착하는 것이다.

이러한 액정적하방식을 적용한 액정표시소자 제조방법은 종래의 액정주입방식에 의한 제조방법과는 다음과 같은 차이를 가진다. 종래의 일반적인 액정주입방식에서는 복수의 패널이 형성되는 대면적의 유리기판을 패널 단위로 분리하여 액정을 주입했지만 액정적하방식에서는 미리 기판상에 액정을 적하하여 액정층을 형성한 후 유리기판을 패널단위로 가공 분리할 수 있게 된다. 이러한 공정상의 차이는 실제 액정표시소자를 제작할 때 많은 장점을 제공한다.

상기와 같은 액정적하방식이 적용된 액정표시소자 제조방법이 도 5에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, TFT어레이공정과 컬러필터공정을 통해 상부기판 및 하부기판에 각각 구동소자인 TFT와 컬러필터층을 형성한다(S201,S204). 상기 TFT어레이공정과 컬러필터공정은 도 2에 도시된 종래의 제조방법과 동일한 공정으로서 복수의 패널영역이 형성되는 대면적의 유리기판에 일괄적으로 진행된다. 특히, 상기 제조방법에서는 액정적하방식이 적용되기 때문에, 종래의 제조방법에 비해 더 넓은 유리기판, 예를 들면 1000×1200mm²이상의 면적을 갖는 대면적 유리기판에 유용하게 사용될 수 있다.

이어서, 상기 TFT가 형성된 하부기판과 컬러필터층이 형성된 상부기판에 각각 배향막을 도포한 후 러빙을 실행한 후(S202,S205), 하부기판의 액정패널 영역에는 액정을 적하하고 상부기판의 액정패널 외곽부 영역에는 실링재를 도포한다(S203,S206).

그 후, 상기 상부기판과 하부기판을 정렬한 상태에서 압력을 가하여 실링재에 의해 상기 하부기판과 상부기판을 합착함과 동시에 압력의 인가에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지게 한다(S207). 이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정패널이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정패널로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.

도 5에 도시된 액정적하방식이 적용된 액정표시소자의 제조방법과 도 2에 도시된 종래의 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법의 차이점을 비교하면, 액정의 진공주입과 액정적하의 차이 및 대면적 유리기판의 가공시기의 차이 이외에도 다른 차이점을 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 종래의 액정주입방식이적용된 액정표시소자 제조방법에서는 주입구를 통해 액정을 주입한 후에 상기 주입구를 봉지재에 의해 봉지해야만 하지만 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 이러한 주입구의 봉지공정이 필요없게 된다. 또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 종래의 액정주입방식이 적용된 제조방법에서는 액정주입시 기판이 액정에 접촉하기 때문에 패널의 외부면이 액정에 의해 오염되므로 오염된 기판을 세정하기 위한 공정이 필요하게 되지만, 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 패널이 액정에 의해 오염되지 않으며, 그 결과 세정공정이 필요없게 된다. 이와 같이, 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조방법은 종래의 액정주입방식에 의한 제조방법에 비해 간단한 공정으로 이루어져 있기 때문에 제조효율이 향상될 뿐만 아니라 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 액정적하방식이 도입된 액정표시소자의 제조방법에서 액정층을 원하는 두께로 정확하게 형성하기 위한 가장 중요한 요인은 적하되는 액정의 위치 및 액정의 적하량이다. 특히, 액정층의 두께는 액정패널의 셀갭과 밀접한 관계를 가지기 때문에, 정확한 액정의 적하위치 및 적하량은 액정패널의 불량을 방지하기 위한 매우 중요한 요소이다. 따라서, 정확한 위치에 정확한 양의 액정을 적하하는 장치가 필요하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 액정적하장치를 제공한다.

도 6은 본 발명에 따른 액정적하장치(120)를 이용하여 기판(대면적의 유리기판;105)상에 액정(107)을 적하하는 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정적하장치(120)는 기판(105)의 상부에 설치되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만 상기 액정적하장치(120)의 내부에는 액정이 충진되어 기판상에 일정량을 충진한다.

통상적으로 액정은 방울형태로 기판상에 적하된다. 기판(105)은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 액정적하장치는 설정된 시간 간격으로 액정을 배출하기 때문에, 기판(105)상에 적하되는 액정(107)은 x,y방향으로 일정한 간격으로 배치된다. 물론 액정적하시 기판(105)이 고정되어 있고 액정적하장치(120)가 x,y방향으로 이동하여 액정을 일정간격으로 적하할 수도 있다. 그러나, 이 경우 액정적하장치(120)의 움직임에 의해 방울형상의 액정이 흔들리기 때문에 액정의 적하위치 및 적하량에 오차가 발생할 수 있으므로 액정적하장치(120)를 고정시키고 기판(105)을 이동하는 것이 바람직하다.

정확한 양의 액정을 기판에 적하하기 위해서는 적하되는 액정의 양을 제어해야만 한다. 종래의 액정적하장치에서는 이러한 액정의 적하량을 공기의 압력에 의해 제어하였다. 이러한 액정적하장치를 공압식 액정적하장치라 하는데, 도 7을 참조하여 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이 공압식 액정적하장치(220)는 원통형상의 케이스(222)로 이루어져 상기 원통형상의 중심축이 수직방향을 향하고 있다. 케이스(222) 내에는 그 중심축을 따라 가늘고 긴 막대 형상의 피스톤(236)이 수직방향으로 이동가능하게 지지되어 있으며 상기 피스톤(236)의 일측 단부는 케이스(222)의 아래쪽 단부에 설치된 노즐(245) 내부를 이동 가능하도록 설치된다. 케이스(222)에 형성된 노즐(245) 근방의 측벽 개구에는 개구가 형성되어 액정수납용기(224) 내의 액정이 공급관(226)을 통해 노즐(245)로 유입된다. 노즐(245) 내에 유입된 액정은 노즐(245)내에서의 피스톤(236) 단부의 이동량에 따라 노즐(245)로부터 적하하며, 외력을 받지 않는 한 액정 자체의 표면장력에 의해서 노즐(245)로부터 토출하지는 않는다.

케이스(222) 내의 공기실의 측벽에는 2개의 공기유입구(242,244)가 부착되어 있다. 피스톤(236)에는 공기실 내를 2개로 분리하는 격벽(223)이 고정되어 있다. 격벽(223)은 피스톤(236)과 함께 공기유입구(242,244)사이의 공기실 내벽을 움직일 수 있도록 설치되어 있다. 따라서, 격벽(223)은 공기유입구(242)로부터 공기실로 공기가 유입되면 하부로 압력을 받아서 아래쪽으로 이동하고, 공기유입구(244)로부터 공기실로 공기가 유입되면 상부로 압력을 받아서 위쪽으로 이동한다. 이러한 공기의 유입에 의해 피스톤(236)이 상하방향으로 소정량 이동시킬 수 있게 된다.

공기유입구(242,244)는 펌프제어부(240)에 접속되어 있다. 펌프제어부(240)는 공기를 흡입하여 소정의 타이밍으로 공기유입구(242,244)의 어느 한쪽에 공기를 공급한다.

상기한 공압식 액정적하장치(220)에서는 설정량의 액정이 적하된다. 이러한 액정의 적하량은 케이스(222) 위쪽에 돌출한 피스톤(236)에 고정된 마이크로게이지(Micro Gauge;234)를 사용하여 피스톤(236)의 상하방향의 이동량을 제어함으로써 조정할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 공압식 액정적하장치(220)에서는 공기압에 의해 액정의 적하량을 제어하지만, 펌프(도면표시하지 않음)를 통해 공기실 내에공기를 공급하는 데에는 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 공기의 압력에 의한 격벽(223)의 움직임 역시 신속하게 이루어지지 않는다. 따라서, 신속한 액정의 적하량을 제어할 수 없게 된다. 또한, 공기압을 이용하여 피스톤(236)을 상하방향으로 이동시키는 경우, 펌프를 통해 공급되는 공기의 양을 정확하게 산출하여 공기실로 공급해야만 하지만 이러한 정확한 양의 공기를 공급하는 것은 불가능한 일이다. 더욱이, 정확한 양의 공기가 공급되는 경우에는 피스톤(236)의 상하 이동량은 격벽(223)과 피스톤(236) 사이의 마찰력에 의한 변경될 수 있으므로, 정확한 피스톤(236)의 상하 이동을 실현하기가 대단히 어려웠다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래의 공압식 액정적하장치가 갖는 단점을 제거한 액정적하장치를 제공하는데, 이러한 액정적하장치를 전자식 액정적하장치라 한다. 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 액정적하장치를 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 액정적하장치를 나타내는 도면이고 도 9는 상기 도 8의 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정적하장치에서는 원통형의 액정용기(124)가 케이스(122)에 수납되어 있다. 상기 액정용기(124)는 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 이루어져 있으며 그 내부에 액정(107)이 충진되어 있으며, 케이스(122)는 스테인리스강(Stainless Steel)으로 형성되어 그 내부에 상기 액정용기(124)가 수납된다. 통상적으로 폴리에틸렌은 성형성이 훌륭하기 때문에 원하는 형상의 용기를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 액정(107)이 충진되었을 때 액정과 반응하지 않기때문에 액정용기(124)로서 주로 사용된다. 그러나, 상기 폴리에틸렌은 강도가 약하기 때문에 외부의 약한 충격에 의해서도 변형되기 쉽게 되는데, 특히 액정용기(124)로 폴리에틸렌을 사용하는 경우 용기(124)가 변형되어 정확한 위치에 액정(107)을 적하시킬 수 없기 때문에 강도가 큰 스테인리스강으로 이루어진 케이스(122)에 수납하여 사용하는 것이다.

액정용기(124)는 스테인리스강과 같은 금속으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 금속으로 이루어진 용기는 변형이 발생하지 않기 때문에 용기를 케이스에 수납하여 사용할 필요가 없게 되기 때문에 구조를 간단하게 할 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수도 있다. 이때, 상기 액정용기의 내부에는 불소수지막(Teflon)을 도포하여 액정이 금속과 화학적으로 반응함으로써 발생하는 액정의 오염을 방지하는 것이 바람직하다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정용기(124)의 상부에는 외부의 가스공급부에 연결된 가스공급관이 형성되어 있다. 이 가스공급관을 통해 외부의 가스공급부로부터 질소와 같은 가스가 공급되어 액정용기(124)의 액정이 충진되지 않은 영역에는 가스가 채워져서 액정이 적하되도록 상기 액정에 압력을 가하게 된다.

상기 케이스(122)의 하단부에는 개구(123)가 형성되어 있다. 액정용기(124)가 상기 케이스(122)에 수납될 때 액정용기(124)의 하단부에 형성된 돌기(138)는 상기 개구(123)에 삽입되어 상기 액정용기(124)가 케이스(122)에 결합되도록 한다. 또한, 상기 돌기(138)는 제1결합부(141)와 결합된다. 도면에 도시된 바와 같이, 돌기(138)의 너트가 형성되어 있고 제1결합부(141)의 일측에는 볼트가 형성되어 있어, 상기 너트와 볼트에 의해 돌기(138)와 제1결합부(141)가 체결된다.

상기 제1결합부(141)의 타단에는 너트가 형성되어 있으며, 제2결합부(142)의 일단에는 볼트가 형성되어 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142)가 체결된다. 이때, 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142) 사이에는 니들시트(143)가 위치한다. 상기 니들시트(143)는 제1결합부(141)의 너트에 삽입되어 제2결합부(142)의 볼트가 삽입되어 체결될 때 상기 제1결합부(141) 및 제2결합부(142) 사이에 결합된다. 니들시트(143)에는 배출공(144)이 형성되어 액정용기(124)에 충진된 액정(107)이 결합부(142)를 거쳐 상기 배출공(144)을 통해 배출된다.

또한, 상기 제2결합부(142)에는 노즐(145)이 결합된다. 상기 노즐(145)은 액정용기(124)에 충진된 액정(107)을 소량으로 적하하기 위한 것으로, 제2결합부(142) 일단의 너트와 체결되어 상기 노즐(145)을 제2결합부(142)와 결합시키는 볼트를 포함하는 지지부(147)와 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 소량의 액정을 방울형상으로 기판상에 적하시키는 배출구(146)로 구성된다.

상기 지지부(147)의 내부에는 니들시트(143)의 배출공(144)으로부터 연장된 배출관이 형성되어 있으며, 상기 배출관이 배출구(146)와 연결되어 있다. 통상적으로 노즐(145)의 배출구(146)는 매우 작은 직경으로 이루어져 있으며(미세한 액정 적하량을 조절하기 위해), 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 있다.

상기 액정용기(124)에는 니들(136)이 삽입되어 그 일단부가 니들시트(143)에 접촉한다. 특히, 상기 니들시트(143)와 접촉하는 니들(136)의 단부는 원뿔형상으로 이루어져 있기 때문에, 해당 단부가 니들시트(143)의 배출공(144)으로 삽입되어 상기 배출공(144)을 막게 된다.

또한, 액정적하장치(120)의 상부 케이스(126)에 위치하는 상기 니들(136)의 타단부에는 스프링(128)이 장착되어 있다. 상기 스프링(128)은 원통형상의 스프링수납통(150)에 수납된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 액정용기(124)의 상부에 형성되어 액정용기(124)를 케이스(122)에 지지하는 지지부(121)에는 볼트(139)가 형성되어 있고 스프링수납통(150)에는 너트가 형성되어 상기 스프링수납통(150)이 지지부(121)에 고정된다. 도면에는 자세히 도시하지 않았지만 상기 스프링수납통(150)의 상부에는 너트가 형성된 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구를 통해 스프링(128)의 장력을 조정하는 장력조정부(152)가 삽입되어 있다. 상기 장력조정부(152)에는 볼트(153)가 형성되어 있기 때문에, 상기 스프링수납통(150)에 삽입되는 장력조정부(152)의 볼트(153) 길이를 조절할 수 있게 된다. 스프링수납통(150)에 삽입되는 상기 장력조정부(152)의 단부, 즉 볼트(153)의 단부는 스프링(128)과 접촉한다. 따라서, 상기 스프링(128)은 니들(136)에 형성된 스프링고정부(137)와 볼트(153) 사이에 고정된다.

도면에서, 도면부호 154는 장력조정부(152)가 이동하지 않게 하는 고정판이다. 도 8(a)에 도시된 바와 같이 상기 고정판(154)이 스프링수납통(150)에 밀착하지 않은 상태에서는 상기 장력조정부(152)가 회전할 수 있기 때문에 장력의 조정이 가능하게 되지만 도 8(b)에 도시된 바와 같이 고정판(154)을 스프링수납통(150)에 밀착시키면 상기 장력조정부(152)가 고정되어 해당하는 장력으로 설정된다.

상기한 바와 같이, 스프링(128)이 스프링고정부(137)와 장력조정부(152) 사이에 고정, 설치되기 때문에, 스프링수납통(150)에 삽입되는 상기 장력조정부(152)의 길이에 의해 스프링(128)의 장력을 설정할 수 있게 된다. 예를 들어, 장력조정부(152)를 조작하여 스프링수납통(150)에 삽입되는 볼트(153)의 길이를 짧게 하면(스프링수납통(150)의 상부로 나오는 볼트의 길이를 길게 하면), 상기 스프링(128)의 길이가 길어져서 장력이 저하되며, 볼트(153)의 길이를 짧게 하면 장력이 증가하게 된다. 이와 같은 장력조정부(152)의 조작에 의해 원하는 스프링(128)의 장력을 조절할 수 있게 된다.

상기 니들(136)의 상부에는 간극조정부(134)가 부착된 자성막대(132)가 장착되어 있다. 상기 자성막대(132)는 강자성 물질 또는 연자성 물질로 이루어져 있으며, 그 외부에는 원통형상의 솔레노이드코일(130)이 설치되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 솔레노이드코일(130)은 전원공급수단과 접속되어 전원이 인가되며, 전원이 인가됨에 따라 상기 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 된다.

상기 니들(136)과 자성막대(132)는 일정한 간격(x)을 두고 설치되어 있다. 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되어 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 되면, 상기 자기력에 의해 상기 니들(136)이 상기 자성막대(132)에 닿게 되며, 전원 공급이 중단되면 니들(136)의 단부에 설치된 스프링(128)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복원된다. 이와 같은 니들(136)의 상하 이동에 의해 니들시트(143)에 형성된 배출공(144)이 열리거나 닫히게 된다. 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)는 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되고 중단됨에 따라 반복적으로 접촉하게 된다. 이와 같은 반복적인 접촉에 의해 니들(136)의 단부와 니들시트(143)가 지속적인 충격에 노출되기 때문에 파손될 가능성이 존재하게 된다. 따라서, 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)를 충격에 강한 물질, 예를 들면 초경합금으로 형성하여 충격에 의한 파손을 방지하는 것이 바람직하다.

도 10에 니들(136)의 상승에 의해 니들시트(143)의 배출공(144)이 오픈된 액정적하장치가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 솔레노이드코일(130)이 전원이 공급되면, 니들시트(143)의 배출공(144)이 오픈됨에 따라 액정용기(124)에 공급되는 가스(질소가스)가 액정에 압력을 가하여 노즐(145)로부터 액정(107)이 적하되기 시작한다. 이때, 상기 적하되는 액정(107)의 양은 액정에 가해지는 압력과 상기 배출공(144)이 오픈되는 시간에 따라 달라지며, 상기 오픈시간은 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x), 솔레노이드코일(130)에 의해 발생하는 자성막대(132)의 자기력 및 니들(136)에 설치된 스프링(128)의 장력에 의해 결정된다.

자성막대(132)의 자기력은 자성막대(132) 주위에 설치되는 솔레노이드코일(130)의 권선수나 솔레노이드코일(130)에 인가되는 전원의 크기에 따라 조정할 수 있으며, 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x)은 상기 자성막대(132)의 단부에 설치된 간극조정부(134)에 의해 조정할 수 있게 된다.

또한, 스프링(128)의 장력은 장력조정부(152)에 의해 조절된다. 도 8(a)에 도시된 바와 같이 y₁의 길이로 설정된 스프링(128)을 장력조정부(152)에 의해 조절하여 도 8(b)에 도시된 바와 같이 y₂의 길이로 변경하면, 그 길이차(즉, y₁-y₂) 만큼 장력이 약해지게 되며, 그 결과 니들(136)의 원래 위치로의 복원속도가 느려지게된다. 따라서, 니들시트(143)의 배출공(144) 오픈시간이 연장되어 기판상에 적하되는 액정의 양이 증가하게 된다. 이와 같이, 상기 장력조정부(152)를 조정하여 스프링(128)의 장력의 임의로 조정하므로써 원하는 양의 액정을 기판에 적하시킬 수 있게 된다.

상기와 같이, 기판상에 적하되는 액정의 양은 액정에 인가되는 압력, 솔레노이드코일(130)에 공급되는 전원의 세기 및 스프링의 장력에 의해 조정될 수 있다. 이중에서 스프링(128)의 장력조정에 의한 적하량의 제어는 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.

액정에 인가되는 압력의 조절이나 솔레노이드코일(130)에 공급되는 전원의 조정은 마이크로컴퓨터와 같은 제어장치에 의해 이루어진다. 그러나, 이 경우 고가의 마이크로컴퓨터를 사용해야만 하기 때문에 비용이 증가하게 되고 상기 압력조절이나 전원의 조정을 위한 고유의 소프트웨어를 준비해야만 한다. 반면에, 스프링(128)의 장력조정에 의한 적하량의 제어의 경우에는 작업자가 간단하게 장력조정부(152)를 조작하기만 되기 때문에, 비용이 들지 않으며 작업이 간단하게 된다는 장점이 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치를 제공한다. 특히 본 발명에서는 니들을 원래 위치로 복원시키는 스프링의 장력을 조절하여 기판에 적하되는 액정의 양을 조절할 수 있는 전자식 액정적하장치를 제공한다. 이러한 본 발명의 구조는 상술한 설명에 개시된 특정 구조의 액정적하장치에만 한정되는 것이 아니다. 상기 설명에 개시된 액정적하장치의 구조는 본 발명을 설명하기 위한 일례에불과한 것이다. 다시 말해서, 본 발명은 스프링의 장력조절에 의해 액정의 적하량을 조절할 수 있는 모든 구조의 액정적하장치에 응용 가능한 것이다. 따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구의 범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치에 스프링의 장력을 조정할 수 있는 장력조정수단이 구비되어 있기 때문에, 작업자의 간단한 조작에 의해 기판상에 적하되는 액정량을 용이하게 제어할 수 있게 된다.

Claims

액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력이 인가됨에 따라 충진된 액정이 적하되는 액정충진수단;

상기 액정충진수단의 하부에 장착되며 액정충진수단내의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트;

상기 액정충진수단에 상하운동 가능하도록 삽입되어 배출공과 접촉하며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

상기 스프링의 장력을 조절하여 니들시트의 배출공이 열리는 시간을 제어하는 스프링장력 조정수단;

상기 니들의 상부에 장착되어 상기 니들을 상하 운동시키는 니들이동수단; 및

상기 액정충진수단 하부에 장착되어 액정충진수단내의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 노즐로 구성된 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 액정충진수단의 하부에 설치되어 상기 액정충진수단과 노즐 및 니들시트를 결합하는 결합수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 니들이동수단은,

전원이 인가되는 솔레노이드코일; 및

상기 솔레노이트코일에 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 자성막대로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 액정충진수단의 상부에 설치된 지지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 스프링장력 조정수단은,

상기 스프링이 수납되는 수납통; 및

상기 수납통에 삽입되어 상기 스프링의 길이를 조정함으로써 스프링의 장력을 제어하는 장력조정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제5항에 있어서, 상기 수납통은 지지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제5항에 있어서, 상기 장력조정부를 고정하여 스프링을 설정된 길이로 고정시키는 장력고정수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 니들에 형성되어 스프링을 고정시키는 스프링 고정수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제5항 또는 제8항에 있어서, 상기 스프링은 스프링 고정수단과 장력조정부의 일단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기;

상기 액정용기가 수납되는 케이스;

상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트;

상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되어 배출공과 접촉하며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

상기 스프링이 수납되는 수납통;

상기 수납통에 삽입되어 상기 스프링의 길이를 조정함으로써 스프링의 장력을 제어하는 장력조정부;

상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대; 및

상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 노즐로 구성된 액정적하장치.