KR100477373B1 - 액정 주입기 및 그를 이용한 액정 주입 방법 - Google Patents

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Abstract

액정 주입 장치 및 그를 이용한 액정 주입 방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 액정 저장용기와; 내부에는 공간이 있으며 외부와 통하는 두 개의 구멍이 상측에 형성된 몸체와, 몸체의 내벽을 따라 상, 하로 가능하도록 몸체 내에 설치되는 피스톤과, 자신의 이동에 의하여 피스톤이 상, 하로 이동되도록 일단은 피스톤과 연결되며 타단은 몸체의 외측에 노출되는 밀대와, 밀대를 이동시키는 밀대 이동부와, 몸체에 형성된 구멍들을 개폐하는 밸브를 포함하여 이루어지는 실린지 펌프와; 이동 가능하도록 설치되며, 실린지 펌프로부터 외부로부터 액정을 공급받아 기판에 사출하는 노즐부와; 실린지 펌프의 몸체와 저장용기 및 노즐부를 각각 연결하는 튜브가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 액정 내에 유입된 기포 및 장치 내부에 존재하는 기포를 제거할 수 있고, 노즐 말단에서의 액정의 맺힘 현상 및 액정의 튐 현상이 방지되므로, 주입되는 액정의 양적 균일성이 확보되어 제조되어지는 액정 표시 장치의 품질을 안정화시킬 수 있다.

Description

액정 주입기 및 그를 이용한 액정 주입 방법{Liquid crystal injector and method of injecting liquid crystal}
본 발명은 액정 주입 장치 및 그를 이용한 액정 주입 방법에 관한 것으로서, 특히 적하식 액정 주입 방법에 사용되는 액정 주입 장치 및 그를 이용한 액정 주입 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 액정 주입 방법은 크게 차압식 액정 주입 방법과 적하식 액정 주입 방법으로 나눌 수 있다.
대표적인 차압식 액정 주입 방법은 액정 주입 공정 진행되는 챔버 내부를 1x10-3 내지 1x10-4 Torr 정도의 진공을 형성함으로써 셀 내부에 진공을 형성하고 액정이 담긴 용기 속에 셀의 주입구를 침하시키고, 주변 기압을 증가시킴으로써 압력차로 액정을 셀 내부로 주입하는 방법이다. 그런데, 이런 형태의 액정 주입은 액정의 효율, 즉 공급되어지는 액정량에 대한 주입되는 액정량의 비율이 떨어질 뿐 아니라 대형 기판의 경우 액정 주입 시간이 급격하게 늘어나는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 액정의 점도를 낮추고 셀 겝을 크게 하는 방법 등으로 액정 주입 속도를 높이려는 많은 연구가 이루어지고 있지만, 이러한 방법은 제조된 액정 표시 소자의 휘도나 색상의 불량과 화상 자체의 불량까지 초래 할 수 있다.
적하식 액정 주입 방법은 상술한 차압식 액정 주입 방법의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 차압식 액정 주입 방법에 비해 액정 주입 시간을 크게 단축시켜 생산 수율이 향상되었고, 액정 효율 면에서도 큰 잇점을 보이고 있다. 이 때, 적하식 액정 주입 방법에서는 정확한 양의 액정을 주입하는 것이 가장 중요하다.
도 1은 종래의 적하식 액정 주입 방법에 의한 액정 주입시의 문제점을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 정량의 액정이 주입되지 못하고 도 1의 (a)와 같이 액정이 노즐(10)의 사출단에 맺혀있음을 알 수 있다. 이와 같이 액정이 노즐(10)의 사출단에 맺혀 있게 되면 주입량의 균일성을 유지할 수 없게 되어 LCD 셀들이 각기 다른 셀 갭(Cell Gap)을 가지게 되거나 충분한 액정을 공급받지 못해 Not Fill 현상이 발생된다. 그리고, 노즐(10) 사출단에 맺혀있는 액정의 양이 많아질 경우 주입시 액정이 셀 바깥 영역으로 튀는 현상이 발생하여 액정 표시 장치의 불량을 초래하게 된다.
따라서, 종래에는 노즐(10) 사출단에서의 맺힘 현상을 방지하기 위하여 도 1의 (b)와 같이 에어 블로우(Air Blow)를 설치하고 에어를 공급하여 노즐(10) 사출단에 맺혀있는 액정을 불어 떨어뜨렸다. 이 경우에는 어느 정도의 균일성 있는 액정의 주입이 가능하지만 노즐(10) 사출단의 액정을 완전하게 주입시키지 못해 높은 균일성이 필요한 소형 셀의 공정에는 부적합하다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주입되는 액정의 양적 균일성을 확보할 수 있는 액정 주입 장치 및 그를 이용한 액정 주입 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 주입 장치는: 뚜껑이 있으며, 액정이 담겨져 있는 저장용기와; 내부에는 공간이 있으며 외부와 통하는 두 개의 구멍이 상측에 형성된 몸체와, 상기 몸체의 내벽을 따라 상, 하로 가능하도록 상기 몸체 내에 설치되는 피스톤과, 자신의 이동에 의하여 상기 피스톤이 상, 하로 이동되도록 일단은 상기 피스톤과 연결되며 타단은 상기 몸체의 외측에 노출되는 밀대와, 상기 밀대를 이동시키는 밀대 이동부와, 상기 몸체에 형성된 구멍들을 개폐하는 밸브를 포함하여 이루어지는 실린지 펌프와; 이동 가능하도록 설치되며, 상기 실린지 펌프로부터 외부로부터 액정을 공급받아 기판에 사출하는 노즐부와; 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 어느 하나의 구멍과 상기 저장용기를 연결하고, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 어느 하나의 구멍과 상기 노즐부를 연결하는 각각의 튜브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 이동 가능하도록 설치되어, 필요시에 상기 노즐로부터 액정을 받아내는 예비 저장용기가 더 구비되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 노즐부는, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 하나의 구멍과 연결되는 노즐과; XY 방향으로 가능하며 상기 노즐이 설치되는 스테이지와; 상기 스테이지의 X방향 이동 거리 및 Y방향 이동 거리를 각각 측정하는 마이크로미터를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 어느 하나의 구멍과 상기 노즐부를 연결하는 상기 튜브는, 말단이 상기 노즐의 내부를 통과하여 상기 노즐의 사출단 외측으로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 주입 방법은: 상기 실린지의 몸체에 형성된 구멍들이 모두 폐쇄된 상태에서, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍을 개방하는 단계와; 상기 피스톤을 수회 상, 하로 이동시켜 상기 몸체 내에 빈 공간이 형성되도록 소정량의 액정을 상기 노즐부를 통하여 외부로 배출하는 단계와; 상기 몸체의 내측 하부와 상기 피스톤이 맞닿게 상기 피스톤을 하측으로 이동시켜 수분동안 유지하는 단계와; 상기 피스톤을 상측으로 이동시켜 상기 몸체 내의 액정을 상기 노즐부를 통하여 외부로 배출하는 단계와; 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍을 폐쇄하며, 상기 실린지 펌프의 몸체 내로 액정이 유입되도록 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 저장용기와 연결된 구멍을 개방하고 상기 피스톤을 하측으로 이동시키는 단계와; 상기 실린지 펌프의 몸체 내로 유입된 액정이 상기 노즐부를 통하여 LCD 기판에 주입되도록, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 저장용기와 연결된 구멍은 폐쇄하고, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍은 개방하여 상기 피스톤을 상측으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 액정 주입 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2b는 도 2a에 따른 액정 주입 장치에서 실린지 펌프를 설명하기 위한 개략도이며, 도 2c는 도 2a에 따른 액정 주입 장치에서 노즐부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2a를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 주입 장치는 저장용기(100), 실린지 펌프(200), 노즐부(300), 튜브들(410, 420) 및 예비 저장용기(500)를 포함하여 이루어진다.
저장용기(100)는 액정의 공급을 담당하는 부분으로서, 액정이 담겨져 있는 액정 소스 버틀(Bottle)(110)과 버틀(110)의 뚜껑(120)과, 일단은 버틀(110) 내부에 위치되고 타단은 뚜껑(120)의 외부로 노출되는 호스(130)로 이루어진다. 저장용기(100)와 실린지 펌프(200)는 튜브(410)에 의하여 호스(130)의 타단과 실린지 펌프(200)의 후술하는 몸체가 연결되므로, 버틀(110) 내부의 액정에 불순물 혹은 다른 성질의 액정과 혼합되는 것이 방지되며, 버틀(110) 내부로의 기포 유입을 차단할 수 있어 양질의 액정을 공급할 수 있다.
도 2a와 결부하여 도 2b를 참조하면, 실린지 펌프(200)는 내부에는 공간이 있으며 상측에는 외부와 통하는 두 개의 구멍(미도시)이 형성된 몸체(210)와, 피스톤(220)과, 밀대(230)와, 밀대 이동부(미도시)와, 몸체(210)에 형성된 구멍들을 개폐하는 밸브(미도시)를 포함하여 이루어진다.
몸체(210)로는, 공정에 따라 다양한 크기로 교체가 가능하며 변형에 강한 유리 재질의 것이 사용된다. 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 어느 하나의 구멍은 튜브(410)에 의해 저장용기(100)와 연결되고, 다른 어느 하나의 구멍은 튜브(420)에 의해 노즐부(300)와 연결된다. 튜브(410, 420)의 재질은 테프론으로 이루어진다. 테프론 튜브는 높은 내열성, 액정과 반응하지 않는 화학적 불활성 및 낮은 친수성과 낮은 표면장력 등의 특성을 가지고 있어 튜브의 내측 및 말단에서 액정이 ??히지 않는 장점이 있다.
피스톤(220)은 몸체(210)의 내벽을 따라 상, 하로 가능하도록 몸체(210) 내에 설치된다. 밀대(230)는 일단은 피스톤(220)과 연결되며 타단은 몸체(210)의 외측에 노출된다. 따라서, 밀대(230)가 밀대 이동부의 작동에 의하여 상, 하로 이동되면 피스톤(220)도 상, 하로 이동되게 된다. 밀대 이동부로는 마이크로 스탭 방식 사용시 최고 분해능이 24000 Step까지 가능한 하이브리드 스텝핑 모터(Stepping Motor)를 사용하였다.
도 2a와 결부하여 도 2c를 참조하면, 노즐부(300)는 실린지 펌프(200)의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 선택된 어느 하나와 연결되는 노즐(310)과, XY 방향으로 가능하며 노즐(310)이 설치되는 스테이지(320)와, 스테이지(320)의 X방향 이동 거리 및 Y방향 이동 거리를 각각 측정하는 마이크로미터(330, 340)를 포함하여 이루어져, 실린지 펌프(200)로부터 액정을 공급받아 기판에 사출한다. 이 때, 실린지 펌프(200)의 몸체(210)에 형성된 구멍과 노즐(310)을 연결하는 튜브(420)의 말단(421)이 노즐(310)의 내부를 통과하여 노즐(310)의 사출단 외측으로 돌출되도록, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍과 노즐(310)을 연결하는 튜브(420)가 설치된다. 따라서, 그 튜브의 말단(421)이 기판에 근접하도록 스테이지(320)를 이동한 다음 그 튜브(420)를 통하여 액정을 주입함으로써 액정의 맺힘 현상이 방지되어 높은 양적 균일성이 유지되며 액정의 튐 현상이 방지된다. 이 때, 튜브 말단(421)에서부터 기판 사이의 거리는 LCD 셀 봉합용 실란트(Sealant)의 높이를 고려하여 결정되며, 마이크로미터(330, 340)를 이용하여 측정된다.
도 2d는 액정 3mg을 주입함에 있어서, 노즐에 에어 블로우 같은 부가적인 장치없이 액정을 주입할 때와, 도 1에 의한 노즐에 에어 블로우를 사용하여 액정을 주입할 때와, 도 2c의 노즐을 이용하여 액정을 주입할 때의 양적 균일성을 측정한 그래프이다.
도 2d를 참조하면, 노즐에 부가적인 장치가 구비되지 않거나 또는 노즐에 에어 블로우를 사용하는 종래의 경우보다 본 발명에 의한 경우에 주입의 양적 균일성이 유지됨을 알 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 예비 저장용기(500)는 이동 가능하도록 설치되어, 필요시에 노즐(310)로부터 액정을 받아낸다. 공정의 지연 등으로 인하여 액정이 주입되지 않고 일정시간 이상 노즐(310) 내에서 체재하게 되거나 새로운 액정이 공급되게 되면 액정의 체적이 변하게 되고, 초기 주입되는 액정에 대해서는 양적 균일성이 떨어지게 된다. 이런 경우에는 예비 저장용기(500)를 노즐(310) 하측으로 이동시키고, 노즐(310)로부터 2∼3회 정도 액정을 받아냄으로써 액정의 양적 균일성을 확보할 수 있다.
계속해서, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 액정 주입 장치를 이용한 액정 주입 방법을 설명한다.
먼저, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 저장용기(100)와 연결된 구멍을 개방하여 실린지 펌프의 몸체(210)로 액정을 유입시킨다.
다음에, 실린지의 몸체(210)에 형성된 구멍들을 모두 폐쇄한 상태에서, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 노즐부(300)와 연결된 구멍을 개방한다. 예비 저장용기(500)가 노즐(310) 하부에 위치되도록 이동시키고, 피스톤(220)을 수회 상, 하로 이동시켜 몸체(210) 내에 빈 공간이 형성되도록 소정량의 액정을 노즐부(300)를 통하여 예비 저장용기(500)로 배출한다. 따라서, 실린지 펌프의 몸체(210)로 액정이 유입될 때 함께 유입된 기포의 대부분과 실린지 펌프(200)와 노즐(310)을 연결하는 튜브(420) 내에 존재하는 기포가 외부로 배출된다.
다음에, 실린지 펌프 몸체(210) 내의 액정에 포함된 기포가 몸체(210) 내에 형성된 공간상으로 상승되도록 몸체(210)의 내측 하부와 피스톤(220)이 맞닿게 피스톤(220)을 하측으로 이동시켜 수분동안 유지한 다음, 피스톤(220)을 상측으로 이동시켜 몸체(210) 내의 액정을 노즐부(300)를 통하여 예비 저장용기(500)로 배출한다. 따라서, 실린지 펌프의 몸체(210) 내에 유입된 거의 모든 기포는 외부로 배출된다.
그 다음에, 예비 저장용기(500)를 노즐(310)의 하부로부터 이탈시키고 튜브의 말단(421)이 기판에 근접하도록 스테이지(320)를 이동시킨다.
이어서, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 노즐부(300)와 연결된 구멍을 폐쇄하며, 실린지 펌프의 몸체(210) 내로 액정이 유입되도록 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 저장용기(100)와 연결된 구멍을 개방하고 피스톤(220)을 하측으로 이동시킨다. 그리고, 실린지 펌프의 몸체(210) 내로 유입된 액정이 튜브(420)를 통하여 LCD 기판에 주입되도록, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 저장용기(100)와 연결된 구멍은 폐쇄하고, 실린지 펌프의 몸체(210)에 형성된 구멍들 중에서 노즐부(300)와 연결된 구멍은 개방하여 피스톤(220)을 상측으로 이동시킨다. 따라서, 기판에는 기포가 포함되지 않은 일정량의 액정이 주입되게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 주입 장치 및 그를 이용한 액정 주입 방법에 의하면, 액정 내에 유입된 기포 및 장치 내부에 존재하는 기포를 제거할 수 있고, 노즐 말단에서의 액정의 맺힘 현상 및 액정의 튐 현상이 방지되므로, 주입되는 액정의 양적 균일성이 확보되어 제조되어지는 액정 표시 장치의 품질을 안정화시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
도 1은 종래의 적하식 액정 주입 방법에 의한 액정 주입시의 문제점을 설명하기 위한 개략도; 및
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 액정 주입 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
100 : 저장용기 110 : 버틀
120 : 뚜껑 130 : 호스
200 : 실린지 펌프 210 : 몸체
220 : 피스톤 230 : 밀대
300 : 노즐부 310 : 노즐
320 : 스테이지 330, 340 : 마이크로미터
410, 420 : 튜브 421 : 420의 말단
500 : 예비 저장용기

Claims (6)

  1. 뚜껑이 있으며, 액정이 담겨져 있는 저장용기와;
    내부에는 공간이 있으며 외부와 통하는 두 개의 구멍이 상측에 형성된 몸체와, 상기 몸체의 내벽을 따라 상, 하로 가능하도록 상기 몸체 내에 설치되는 피스톤과, 자신의 이동에 의하여 상기 피스톤이 상, 하로 이동되도록 일단은 상기 피스톤과 연결되며 타단은 상기 몸체의 외측에 노출되는 밀대와, 상기 밀대를 이동시키는 밀대 이동부와, 상기 몸체에 형성된 구멍들을 개폐하는 밸브를 포함하여 이루어지는 실린지 펌프와;
    이동 가능하도록 설치되며, 상기 실린지 펌프로부터 외부로부터 액정을 공급받아 기판에 사출하는 노즐부와;
    상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 어느 하나의 구멍과 상기 저장용기를 연결하고, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 어느 하나의 구멍과 상기 노즐부를 연결하는 각각의 튜브가 구비되는 액정 주입 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 이동 가능하도록 설치되어, 필요시에 상기 노즐로부터 액정을 받아내는 예비 저장용기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 주입 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 노즐부는,
    상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 하나의 구멍과 연결되는 노즐과;
    XY 방향으로 가능하며 상기 노즐이 설치되는 스테이지와;
    상기 스테이지의 X방향 이동 거리 및 Y방향 이동 거리를 각각 측정하는 마이크로미터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 주입 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 다른 어느 하나의 구멍과 상기 노즐부를 연결하는 상기 튜브는, 말단이 상기 노즐의 내부를 통과하여 상기 노즐의 사출단 외측으로 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 주입 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 튜브는 테프론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 주입 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 액정 주입 장치를 이용하여 액정을 주입하는 방법은,
    상기 실린지의 몸체에 형성된 구멍들이 모두 폐쇄된 상태에서, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍을 개방하는 단계와;
    상기 피스톤을 수회 상, 하로 이동시켜 상기 몸체 내에 빈 공간이 형성되도록 소정량의 액정을 상기 노즐부를 통하여 외부로 배출하는 단계와;
    상기 몸체의 내측 하부와 상기 피스톤이 맞닿게 상기 피스톤을 하측으로 이동시켜 수분동안 유지하는 단계와;
    상기 피스톤을 상측으로 이동시켜 상기 몸체 내의 액정을 상기 노즐부를 통하여 외부로 배출하는 단계와;
    상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍을 폐쇄하며, 상기 실린지 펌프의 몸체 내로 액정이 유입되도록 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 저장용기와 연결된 구멍을 개방하고 상기 피스톤을 하측으로 이동시키는 단계와;
    상기 실린지 펌프의 몸체 내로 유입된 액정이 상기 노즐부를 통하여 LCD 기판에 주입되도록, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 저장용기와 연결된 구멍은 폐쇄하고, 상기 실린지 펌프의 몸체에 형성된 구멍들 중에서 상기 노즐부와 연결된 구멍은 개방하여 상기 피스톤을 상측으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 방법.
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