KR100505180B1

KR100505180B1 - 노즐세정장치를 구비한 액정적하장치 및 액정적하방법

Info

Publication number: KR100505180B1
Application number: KR10-2002-0009123A
Authority: KR
Inventors: 권혁진; 손해준
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2005-08-01
Also published as: CN1439923A; JP2003307740A; US7659963B2; KR20030069480A; US20030155373A1; CN100501537C

Abstract

본 발명의 액정적하장치는 액정이 충진되어 노즐을 통해 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하수단 및 상기 노즐 근처에 위치하여 노즐표면에 뭉치는 액정을 제거하는 노즐세정수단으로 구성되어, 설정 횟수의 액정적하후 노즐세정수단이 노즐 하부로 이동하여 진공에 의해 노즐 표면에 잔존하는 액정을 흡입, 제거한다.

Description

노즐세정장치를 구비한 액정적하장치 및 액정적하방법{A LIQUID CRYSTAL DISPENSING APPARATUS WITH A NOZZLE CLEANING DEVICE AND A METHOD OF DISPENSING LIQUID CRYSTAL USING THEREOF}

본 발명은 액정적하장치(Liquid Crystal Dispensing Apparatus) 및 액정적하방법에 관한 것으로, 특히 액정이 유출되어 적하되는 노즐(Nozzle)에 액정이 뭉치는 경우 진공을 이용하여 뭉친 액정을 제거할 수 있는 세정장치를 구비한 액정적하장치 및 이를 이용한 액정적하방법에 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, 진공을 이용하여 노즐의 표면에 뭉치는 액정을 간단하게 제거할 수 있는 액정적하장치의 노즐세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 노즐세정장치를 구비함으로써 항상 정확한 양의 액정을 기판상에 적하시킬 수 있는 액정적하장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 노즐세정장치는 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하장치의 근처에 위치한 본체와, 상기 본체에 형성되어 설정된 횟수의 액정적하 종료시 액정적하장치의 노즐 표면에 뭉치는 액정을 흡입하는 흡입관과, 상기 흡입관과 연결되어 액정세정시 상기 흡입수단을 진공상태로 만들어 액정을 흡입하는 진공챔버로 구성된다.

또한, 본 발명의 액정적하장치는 액정이 충진되어 노즐을 통해 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하수단 및 상기 노즐 근처에 위치하여 노즐표면에 뭉치는 액정을 제거하는 노즐세정수단으로 구성된다.

상기 액정적하수단은 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 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들과, 상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대와, 상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 기판상에 적하하는 노즐로 구성된다.

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 형성된 하부기판(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 하부기판상에 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.

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 주입과 액정적하의 차이 및 대면적 유리기판의 가공시기의 차이 이외에도 다른 차이점을 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 액정주입방식이 적용된 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 적하한다.

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.

도 7은 본 발명에 따른 액정적하장치를 나타내는 도면으로, 도 7(a)는 액정의 미적하시의 구조를 나타내는 도면이고 도 7(b)는 액정적하시의 구조를 나타내는 도면이다. 도 7(a)에 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 않기 때문에 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. 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.

도면에 도시하지 않았지만, 상기 케이스(122)의 하단부에는 개구가 형성되어 있다. 액정용기(124)가 상기 케이스(122)에 수납될 때 액정용기(124)의 하단부에 형성된 돌기(도면표시하지 않음)는 상기 개구에 삽입되어 상기 액정용기(124)가 케이스(122)에 결합되도록 한다. 또한, 상기 돌기는 제1결합부(141)와 결합된다. 돌기에는 너트가 형성되어 있고 제1결합부(141)의 일측에는 볼트가 형성되어 있어, 상기 너트와 볼트에 의해 돌기와 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(도면표시하지 않음)이 형성되어 액정용기(124)에 충진된 액정(107)이 상기 배출공을 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 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 배출공으로부터 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, 니들(136)이 상기 니들시트(143)와 접촉할 때 원뿔형상의 니들(136) 단부가 니들시트(143)의 배출공으로 삽입되어 상기 배출공을 막게 된다.

또한, 상기 액정적하장치(120)의 상부 케이스(126)에 위치하는 상기 니들(136)의 타단부에는 스프링(128)이 장착되어 있으며, 그 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 상승하여 상기 자성막대(132)에 닿게 되며, 전원 공급이 중단되면 니들(136)의 단부에 설치된 스프링(128)의 탄성에 의해 하강하여 원래의 위치로 복원된다. 이와 같은 니들(136)의 상하 이동에 의해 니들시트(143)에 형성된 배출공이 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.

솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되면, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 니들(136)의 상승에 의해 니들시트(143)의 배출공이 오픈됨에 따라 액정용기(124)에 공급되는 질소가 액정에 압력을 가하여 노즐(145)로부터 액정(107)이 적하되기 시작한다. 이때, 상기 적하되는 액정(107)의 양은 니들시트(143)의 배출공이 오픈되는 시간과 액정에 가해지는 압력에 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 탄성력에 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.

노즐(136)은 스테인리스강과 같은 금속으로 이루어진다. 이러한 금속은 액정에 대한 낮은 접촉각(Contact Angle)을 갖는다. 일반적으로 접촉각은 액체가 고체 표면에서 열역학적인 평형을 이룰 때 이루는 각을 말한다. 이러한 접촉각은 고체표면의 젖음성(Wettability)을 나타내는 척도이다. 따라서, 금속은 높은 젖음성(즉, 친수성)과 높은 표면에너지를 갖기 때문에, 액체가 금속 표면으로 퍼져 나가려는 성질이 강하다. 결국, 금속으로 이루어진 노즐(145)을 통해 액정을 적하하는 경우 액정이 노즐(145)의 배출구(146) 단부에서 방울형상(이러한 방울형상을 이루는 것은 곧 접촉각이 높음을 의미한다)으로 이루어지지 않고 노즐(145)의 표면으로 퍼져 나가게 되며, 액정적하를 반복함에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 노즐(145) 표면에는 액정뭉침, 즉 잔류액정(107a)이 생기게 된다.

노즐(145) 표면으로 액정이 퍼지는 현상은 정확한 액정적하를 불가능하게 한다. 노즐시트(143)의 배출공이 오픈되는 시간과 액정에 가해지는 압력을 조절하여 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 액정의 양을 제어하는 경우에도 배출되는 액정중 일부가 노즐표면으로 퍼지기 때문에 실제 기판에 적하되는 양은 배출구(146)를 통해 배출되는 양 보다 작게 된다. 물론, 상기 노즐(145) 표면으로 퍼지는 액정의 양을 감안하여 배출되는 양을 제어할 수는 있지만, 실질적으로 노즐(145) 표면으로 퍼지는 액정의 양을 산출하기란 불가능한 일이다.

또한, 액정적하의 반복에 의해 노즐(145)에 뭉치는 액정(107a)은 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 양과 합해져서 설정된 양보다 많은 액정이 기판에 적하될 수 있다. 다시 말해서, 금속으로 이루어진 노즐(145)에서는 금속의 특성인 낮은 접촉각에 의해 적하되는 액정의 양이 불규칙하게 된다.

상기와 같이 노즐(145)의 표면에 액정이 뭉치는 현상을 방지하기 위해 딥핑(Dipping)이나 스프레이(Spray)방법에 의해 노즐(145) 표면에 접촉각이 높은 불소수지막을 도포할 수도 있다. 이 경우 불소수지막의 낮은 젖음성(소수성)과 낮은 표면에너지에 의해 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 액정(107)이 노즐(145) 표면으로 퍼지지 않고 완전한 방울형태를 이루게 되며, 그 결과 원하는 양의 액정을 정확하게 기판에 적하시킬 수 있게 된다. 그러나, 상기와 같이 불소수지막을 노즐(145) 표면에 도포하는 경우에도 액정적하가 반복됨에 따라 노즐(145)에 소량의 액정이 퍼져 액정이 뭉치는 현상을 완전히 피할 수는 없게 된다.

따라서, 노즐(145) 표면에 뭉친 액정을 주기적으로 제거해야만 하는데, 본 발명에서는 노즐(145) 표면에 뭉치는 액정을 제거하기 위한 노즐세정장치를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 진공을 이용하여 뭉친 액정을 간단하게 제거할 수 있는 장치를 제공하는데, 이하에서는 본 발명에 따른 노즐세정장치를 상세히 설명한다.

도 9에 본 발명에 따른 노즐세정장치(150)가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 노즐세정장치(150)는 본체(151)와 상기 본체(151)에 형성된 흡입관(153)으로 구성되어 있으며, 흡입관(153)에는 진공펌프(154)가 연결되어 있다. 노즐(145)의 세정시, 상기 흡입관(153)은 노즐(145)의 배출구(146)와 실질적으로 정렬되어 있다. 그 이유는 노즐(145) 표면에 뭉치는 액정(107a)은 주로 배출구(146) 주위에 분포하기 때문에 세정의 효율을 증가시키기 위한 것이다.

노즐(145)의 세정은 주기적으로 반복된다. 설정된 횟수의 액정적하가 종료되면 상기 노즐세정장치(150)가 모터(도면표시하지 않음)에 의해 노즐(145)쪽으로 이동하여 노즐(145)의 배출구(146)와 흡입관(153)이 정렬된다. 이때, 상기 본체(151)에는 지지부(152)가 설치되어 본체(151)와 노즐(145)을 지지하고 있기 때문에, 배출구(146)와 흡입관(153)의 정렬시 배출구(146)와 흡입관(153) 사이에 일정한 공간을 형성하게 된다. 상기와 같이, 노즐세정장치(150)가 이동하여 배출구(146)와 흡입관(153)이 정렬된 상태에서 진공펌프(154)가 작동함에 따라 본체(151)에 형성된 흡입관(153)이 진공상태로 되며, 그 결과 노즐(145)의 주위, 특히 배출구(146) 주위의 액정(107a)이 흡입관(153)으로 흡입됨으로써 노즐(154) 표면의 액정(107a)이 제거된다.

상기 노즐(145)의 세정주기는 임의로 조정할 수 있다. 즉, 노즐(145)에 액정이 뭉치는 정도에 따라 세정주기를 조절할 수 있다. 일반적으로 액정적하장치에는 마이크로컴퓨터(Micro-computer)가 내장되어 있다(혹은 외부에 설치되어 연결되어 있다). 상기 마이크로컴퓨터는 작업자가 설정하는 노즐세정시기에 따라 노즐세정장치에 설치된 모터를 작동시켜 상기 노즐세정장치를 액정적하장치의 노즐까지 이동시킨 후 진공펌프(154)를 구동하여 노즐(145) 표면의 액정을 제거한다. 이때, 상기 노즐세정시기는 매 액정적하시 노즐(145)에 잔존하는 액정의 양에 따라 달라진다. 매 작업시마다 잔존하는 액정의 양이 측정되면 이 양을 기초로 노즐의 세정없이 액정을 적하시킬 수 있는 액정적하횟수를 산출한다. 따라서, 마이크로컴퓨터는 상기 산출된 액정적하횟수 만큼의 액정 적하가 종료되면, 노즐세정장치(150)에 설치된 모터(도면표시하지 않음)를 작동하여 상기 노즐세정장치(150)를 액정적하장치의 노즐(145)로 이동시킨 후 진공펌프(154)를 작동하여 노즐(145) 표면의 액정을 제거한다.

노즐(145)의 세정은 액정의 미적하시에 이루어진다. 니들(136)과 니들시트(143)가 접촉하고 있지 않을 때, 노즐(145)의 세정이 이루어진다면 액정용기(124)에 충진되어 있는 액정(107)이 상기 노즐세정장치(150)로 배출되기 때문에, 노즐(145)의 세정은 액정의 미적하시, 즉 니들(136)이 니들시트(143)와 접촉하여 니들시트(143)의 배출공을 막고 있을 때 실행된다.

상기 노즐세정장치(150)에는 도 10에 도시된 바와 같이 세정된 액정(107a)을 수납하기 위한 수납조(155)가 설치될 수 있다. 진공펌프(154)의 가동에 의해 흡입관(153)으로 흡입된 액정(107a)은 중력에 의해 수납조(155)에 수납됨으로써 상기 진공펌프(154)에 도달하지 않게 된다. 상기와 같이 액정수납조(155)가 설치된 경우 수납조(155)를 노즐세정장치(150)로부터 분리하여 수납된 액정(107a)을 폐기하면 되기 때문에 수집된 액정의 처리가 간단하게 된다.

또한, 흡입관(153)은 도 11에 도시된 바와 같이, 노즐세정장치(150)의 본체(151)가 아닌 지지부(152)에 형성될 수도 있다. 통상적으로 니들(136)과 니들시트(143)가 접촉하여 니들시트(143)의 배출공이 막혀 있는 경우에도 니들시트(143)의 배출공으로부터 노즐(145)의 배출구(146)까지 연장되어 있는 배출관(159)에는 액정(107)이 채워져 있다. 상기 배출관(159)에 채워진 액정(107)은 액정적하시 배출구(146)를 통해 기판에 적하되는 액정의 일부이다. 도 9에 도시된 바와 같이 노즐세정장치(150)의 흡입관(153)이 배출구(146)와 정렬되는 경우 상기 배출관(159)에 채워진 액정(107)이 진공에 의해 흡입되어 폐기되므로 고가의 액정이 과도하게 소모된다. 그러나, 도 11에 도시된 바와 같이, 지지부(152)에 흡입관(153)을 형성하여 배출구(146)의 측면에 액정흡입통로를 형성하는 경우 진공이 배출관(159)에 직접적으로 영향을 미치지 않기 때문에 배출관(159)에 채워진 액정이 흡입관(153)으로 배출되지 않고 단지 노즐(145)의 표면에 뭉쳐 있는 쓸데없는 액정만 흡입하게 되며, 그 결과 액정의 소모를 최소화할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치의 노즐(145) 하부에 진공을 이용한 노즐세정수단을 설치함으로써 노즐(145) 표면에 뭉치는 액정을 간단하게 제거할 수 있게 된다. 이러한 노즐세정수단을 구비한 본 발명의 액정적하장치는 노즐세정수단을 구비한 다양한 구조의 액정적하장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 니들시트(143)와 제1결합부(141) 및 제2결합부(142)가 일체로 형성된 액정적하장치나 노즐(145)에 배출구(146)를 보호하기 위한 보호수단(배출구 주위에 형성된 보호용 벽 등)이 구비된 액정적하장치와 같은 다양한 구조의 액정적하장치도 본 발명에서 개시하는 노즐세정수단을 구비한다면 본 발명의 범위에 포함될 것이다. 다시 말해서, 본 발명의 가장 큰 특징인 노즐세정수단이 적용된 다양한 구조의 액정적하장치는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 본 발명의 개념을 이용하여 용이하게 창안할 수 있을 것이다. 또한, 상기한 상세한 설명에서는 노즐세정수단으로서 특정 구조(진공을 이용한 세정수단)가 개시되어 있지만, 실질적으로 본 발명의 가장 큰 특징은 세정수단 자체를 구비한 액정적하장치이며, 따라서 다른 구조의 노즐세정수단을 구비한 모든 구조의 액정적하장치 역시 본 발명의 범위에 포함되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치의 노즐 표면에 액정이 뭉치는 현상을 방지하기 위해 진공을 이용하여 노즐표면의 액정을 제거하는 노즐세정장치를 설치한다. 따라서, 액정의 뭉침에 의한 부정확한 양의 액정이 기판에 적하되는 것을 방지할 수 있게 되며, 그 결과 불균일한 두께의 액정층 형성에 의한 액정표소자의 불량을 효과적으로 방지할 수 있게 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 본 발명에 따른 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 액정적하장치에서 액정적하시 노즐표면의 액정뭉침현상을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 액정적하장치의 노즐세정장치를 나타내는 도면.

도 10은 액정수집조를 구비한 노즐세정장치를 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 노즐세정장치의 다른 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 141,142 : 결합부

143 : 니들시트 145 : 노즐

146 : 배출구 150 : 노즐세정장치

151 : 본체 152 : 지지부

153 : 흡입관 154 : 진공펌프

155 : 액정수납조

Claims

액정이 충진되고 내부에 설치된 솔레노이드코일의 자기력과 스프링의 장력에 의해 니들이 상하 이동하여 노즐과 연결된 배출공이 열리고 닫혀 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하수단; 및

상기 노즐 근처에 위치하여 노즐표면에 뭉치는 액정을 제거하는 노즐세정수단으로 구성된 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 액정적하수단은,

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 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

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

상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 기판상에 적하하는 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐세정수단은,

본체; 및

진공펌프에 연결되어 상기 진공펌프가 작동함에 따라 진공상태로 되어 노즐 표면에 뭉친 액정을 흡입하는 흡입관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제3항에 있어서, 상기 액정세정수단은 상기 흡입관에 연결되어 흡입관으로 흡입되는 액정을 수납하는 수납조를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제3항에 있어서, 상기 흡입관은 본체에 형성되어 노즐세정시 노즐의 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제3항에 있어서, 상기 노즐세정수단은 상기 본체에 설치되어 노즐세정시 본체를 노즐에 지지하는 지지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제6항에 있어서, 상기 흡입관은 상기 지지부에 형성되어 노즐세정시 노즐의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐세정수단에는 모터가 설치되어 설정된 횟수의 액정적하후 상기 노즐세정수단이 노즐쪽으로 이동하여 노즐의 세정을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하장치의 근처에 위치한 본체;

상기 본체에 형성되어 설정된 횟수의 액정적하 종료시 액정적하장치의 노즐 표면에 뭉치는 액정을 흡입하는 흡입관; 및

상기 흡입관과 연결되어 액정세정시 상기 흡입관을 진공상태로 만들어 액정을 흡입하는 진공챔버로 구성된 액정적하장치의 노즐세정장치.
제9항에 있어서, 상기 흡입관은 노즐의 세정시 노즐의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 노즐세정장치.
제9항에 있어서, 상기 흡입관은 노즐의 세정시 노즐의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 노즐세정장치.
제9항에 있어서, 상기 흡입관에 연결되어 흡입관으로 흡입되는 액정을 수납하는 수납조를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐세정장치.
액정이 충진되어 노즐을 통해 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 기판상에 액정을 적하하는 액정적하수단; 및

진공펌프에 연결되어 상기 진공펌프가 작동함에 따라 진공상태로 되어 액정적하수단의 노즐 표면에 뭉친 액정을 흡입하는 세정수단으로 구성된 액정적하장치.
제13항에 있어서, 상기 액정적하수단은,

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 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

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

상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 기판상에 적하하는 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
액정이 충진되고 내부에 설치된 솔레노이드코일의 자기력과 스프링의 장력에 의해 니들이 상하 이동하여 노즐과 연결된 배출공이 열리고 닫히는 액정적하기를 이용해 기판상에 액정을 적하하는 단계; 및

상기 노즐표면에 뭉치는 액정을 제거하는 단계로 구성된 액정적하방법.
제15항에 있어서, 상기 액정을 적하하는 단계는,

액정적하기를 적하위치로 이동시키는 단계; 및

솔레노이드의 자기력에 의해 니들을 상승시켜 충진된 액정을 적하하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하방법.
제15항에 있어서, 상기 액정을 제거하는 단계는,

세정주기에 따라 세정기를 노즐 근처로 이동시키는 단계; 및

진공펌프를 작동하여 노즐표면에 뭉친 액정을 흡입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하방법.
제17항에 있어서, 상기 세정주기는 설정된 액정의 적하횟수를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하방법.
제17항에 있어서, 상기 세정주기는 노즐표면에 뭉치는 액정의 양에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 액정적하방법.
액정이 충진되어 적하기의 노즐을 통해 액정을 적하하는 단계; 및

진공을 이용하여 상기 노즐 표면에 뭉치는 액정을 제거하는 단계로 구성된 액정적하방법.
제20항에 있어서, 상기 노즐표면에 뭉치는 액정을 검출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하방법.
기판상에 액정을 적하하는 액정기의 근처에 세정기를 위치시키는 단계;

진공을 이용하여 설정된 횟수의 액정적하 종료시 액정적하장치의 노즐 표면에 뭉치는 액정을 흡입하는 단계로 구성된 액정적하기의 세정방법.