KR100607851B1 - 액정의 주입 및 봉입 일체화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정의 주입 및 액정 주입구의 봉입을 단일 챔버 내에서 수행할 수 있는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치를 개시한다. 본 발명의 액정 주입 및 봉입 일체형 장치는, 액정 주입 및 봉입 일체형 장치는, 내부 압력 조절수단을 갖는 챔버; 상기 챔버에 장착되고, 액정 주입전 합착 상태의 패널을 이동 및 회전시키는 패널 이동수단; 상기 챔버내에 설치되어, 상기 패널에 액정을 공급하기 위한 액정공급수단; 상기 챔버 내에 설치되어, 액정이 채워진 상기 패널의 액정 주입구를 봉입하는 봉입수단을 포함한다.

Description

액정의 주입 및 봉입 일체화 장치 및 방법{Apparatus and method for filling liquid crystal and sealing inlet of the liquid crystal}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 주입 및 봉입 일체형 장치의 개략적 구성도.
도 2는 도 1의 장치에 사용된 패널 장착용 트레이의 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따르는 액정 주입 및 봉입 방법을 설명하기 위한 액정 패널의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 주입 및 봉입 일체형 장치의 개략적 구성도.
도 5는 도 4의 제 2 챔버의 상세 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따르는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치에서 시간의 경과에 따른 챔버의 압력 변화를 도시한 도면.
본 발명은 액정의 주입 및 액정 주입구의 봉입에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정의 주입 장치와 액정 주입구의 봉입 및 경화장치를 일체화시킨 액정의 주입 및 봉입 일체화 장치 및 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 액정표시기 패널의 제작은, 컬러필터용 기판과 박막 트랜지스터 기판을 순차적으로 형성하고, 이들 두 기판의 사이에 스페이서를 개재하여 셀 갭을 유지하도록 합착하고, 합착 패널의 액정 주입구를 통하여 액정을 주입하고, 액정이 주입된 액정 주입구를 봉입하는 공정으로 이루어진다.
이러한 액정의 주입 및 액정 주입구의 봉입 공정은 각각 별도의 장치에서 수행된다. 즉, 챔버 내부에 액정 주입전의 합착 상태의 액정 패널을 장착하고, 챔버 내부를 진공 상태로 만들어서, 합착 패널의 액정주입공간을 진공상태로 만든다. 그런다음, 챔버의 분위기 압력을 대기압 상태로 높인다. 이때, 액정 주입공간은 챔버 내부가 대기압 상태로 됨에도 불구하고 여전히 진공상태를 유지한다. 진공상태로 있는 합착 패널의 액정 주입구가 액정에 담그어지도록, 액정이 담겨진 용기를 스테이지를 이용하여 상승시킨다.
상기한 과정으로 액정의 주입이 완료되면, 액정이 주입된 액정 패널을 봉입장치로 이송한다. 이때, 패널은 액정의 주입으로 볼록한 상태로 된다.
그런다음, 패널의 양측 외표면에 각각 간지를 끼우고 압력 플레이트를 이용하여 셀 갭이 유지되도록 패널을 양 외표면을 가압하면서 액정 주입구를 봉입한다.
그런데, 종래의 액정표시기 제작을 위한 액정 주입장치와 액정이 주입된 액정 주입구를 봉입하기 위한 봉입장치는 별개의 장치로 되어 있어서, 공정의 진행이 지연되는 문제를 갖는다.
또한, 액정의 주입동안 합착 패널의 액정 주입공간을 진공상태로 만들기 위하여, 액정패널과 스테이지가 모두 장착될 수 있는 체적의 챔버를 진공상태로 만들어야 하므로, 진공에 소요되는 시간이 길어지는 문제를 갖는다.
따라서, 본 발명은 액정의 주입 및 액정주입구의 봉입에 소요되는 시간을 단축하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치는, 내부 압력 조절수단을 갖는 챔버; 상기 챔버에 장착되고, 액정 주입전 합착 상태의 패널을 이동 및 회전시키는 패널 이동수단; 상기 챔버내에 설치되어, 상기 패널에 액정을 공급하기 위한 액정공급수단; 상기 챔버 내에 설치되어, 액정이 채워진 상기 패널의 액정 주입구를 봉입하는 봉입수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정의 주입 및 봉입 일체형 장치는, 내부 압력을 조절하기 위한 제 1 압력 조절수단을 갖는 제 1 챔버; 상기 제 1 챔버에 장착되고, 액정 주입전 합착 상태의 패널을 이동 및 회전시키는 패널 이동수단; 상기 패널 이동수단의 하부에 위치하도록 상기 제 1 챔버내에 설치되어, 상기 패널 이동수단에 의하여 이동된 상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 수납하여, 상기 패널의 액정 주입공간에 진공을 형성하기 위한 제 2 압력 조절수단을 포함하는 제 2 챔버; 상기 제 1 챔버 내에 설치되어, 상기 패널의 상기 액정주입공간으로 액정을 공급하기 위한 액정공급수단; 및 상기 제 1 챔버 내에 설치되어, 액정이 채워진 상기 패널의 액정 주입구를 봉입하는 봉입수단을 포함한다.
상기 제 2 챔버는, 상기 제 1 챔버 내에 설치되고, 상기 액정 주입구를 포함하는 상기 패널의 일부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 삽입홈에 삽입된 상기 패널을 상기 제 1 챔버의 분위기로부터 봉입 격리하는 O-링 형태의 봉입부재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액정의 주입 및 봉입 방법은 액정 주입공간과 액정 주입구를 갖는 액정 주입전 합착 상태의 패널을 대기압 상태의 챔버 내에 로딩하는 단계; 상기 챔버의 분위기 압력을 낮추어서 상기 패널의 액정 주입공간 내에 들어 있는 공기를 배출하는 단계; 상기 챔버의 분위기 압력을 대기압 보다 높은 제 1 압력으로 높이고, 상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 액정에 담그는 단계; 상기 패널의 액정 주입공간으로 액정이 약 80% 주입되면 상기 챔버의 분위기 압력을 제 1 압력보다 높은 제 2 압력으로 다시 높여서 액정 주입을 완료하는 단계; 상기 액정 주입구를 세정하는 단계; 상기 액정 주입구를 자외선 경화제로 밀봉하는 단계; 및 상기 자외선 경화제를 자외선에 노광시켜 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액정의 주입 및 봉입 방법은 주입공간과 액정 주입구를 갖는 액정 주입전 합착 상태의 패널을 대기압 상태의 제 1 챔버 내에 로딩하는 단계; 상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 상기 제 1 챔버보다 적은 체적을 갖는 제 2 챔버 내에 삽입하고, 상기 제 2 챔버의 분위기를 상기 제 1 챔버의 분위기로부터 격리하는 단계; 상기 제 2 챔버의 분위기 압력을 상기 제 1 챔버의 분위기 압력보다 낮추어서 상기 패널의 액정 주입공간 내에 들어 있는 공기를 배출하는 단계; 상기 제 2 챔버의 분위기 압력을 높이고, 상기 제 1 챔버의 분위기 압력을 낮추어 상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 액정에 담그는 단계; 상기 패널의 액정 주입공간으로 액정이 소정량 주입되면 상기 제 1 챔버의 분위기 압력을 다시 높여서 액정 주입을 완료하는 단계; 상기 액정 주입구를 세정하는 단계; 상기 액정 주입구를 자외선 경화제로 밀봉하는 단계; 및 상기 자외선 경화제를 자외선에 노광시켜 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적과 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참고한 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정의 주입 및 액정 주입구의 봉입을 단일 장치내에서 수행할 수 있도록 하는 액정의 주입 및 봉입 일체화 장치의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정 주입전, 합착 상태의 패널에 액정을 주입하기 위하여, 소정의 체적을 갖는 챔버(10)가 제공된다. 챔버(10)는 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단으로서 흡입장치와 가압장치를 포함한다. 감압장치, 즉 공기배출장치는 공기를 챔버(10) 외부로 방출하여 진공을 형성하는 역할을 하고, 가압장치, 공기흡입장치는 챔버(10) 내로 고압의 질소(N2) 가스 등을 주입하여 챔버의 분위기 압력을 높이는 역할을 한다.
챔버(10)의 내벽면에는 한 쌍의 지지부재(14)가 설치된다. 한 쌍의 지지부재(14)는 일측 단부가 액정 패널(22)이 장착된 패널 수납용 트레이(20)와 연결되고, 타측 단부는 챔버(10)의 내벽면에 장착된 회동축(12)과 연결되어, 챔버(10) 내에 장입된 합착 패널(22)을, 챔버(10)의 내벽면에 형성된 가이드 레일(미도시)을 따라 상승, 하강, 및 회전시킨다.
액정 패널(22)은 일측 단부에 액정의 주입을 위한 액정 주입구를 포함한다. 액정패널은, 액정의 주입과 액정 주입구의 봉입동안 회전되므로, 패널 수납용 트레이(20)에 장착된 상태로 챔버(10) 내에 장착된다. 액정패널(22)을 수납하는 패널 수납용 트레이(20)는, 도 2에 도시한 것처럼, 액정 주입 시간의 단축을 위하여, 여러 매의 액정 패널이 수납되는 다층 구조로 형성될 수 있다. 수납된 액정 패널의 외표면과 대응하는 패널 수납용 트레이(20)의 양 면(20a)은 챔버(10) 내의 공기와 직접 접촉 가능하도록 노출된다. 액정의 주입을 위하여, 적어도 패널 수납용 트레이(20)에 수납된 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 패널 수납용 트레이(20)의 일측 단부로부터 돌출되어야 한다. 이러한 구조로 인하여, 액정 패널의 액정주입구측이 하부로 향하도록 패널 수납용 트레이(20)가 회전하는 동안 액정 패널(22)이 패널 수납용 트레이(20)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 액정 패널(22)의 액정 주입구 측과 대응하는 패널 수납용 트레이(20)의 일면의 양 모서리에는 걸쇠(24)가 장착된다.
액정 패널(22)의 아래쪽에는 내부에 소정 량의 액정(34)을 담고 있는 액정 수납용기(32)가 배치된다. 액정 수납용기(32)는 상하 이동이 가능한 스테이지(30) 위에 안치된다.
한편, 액정이 주입된 액정패널의 액정 주입구를 봉입하기 위하여, 액정 주입구 봉입장치(40)가 챔버(10)에 설치된다. 선택적으로, 봉입장치(40)는 액정의 주입 후에 180도 회전한 액정 패널(22)의 액정 주입구를 봉입하도록 액정 패널(22)의 상부에 배치된다. 봉입장치(40)는 상부로 향한 액정 주입구를 자외선(Ultra violet)에 경화되는 봉입제를 발라서 막는다. 봉입제를 액정 주입구와 그 주변에 정확하기 바르기 위하여, 봉입장치(40)의 챔버(10)의 내벽면을 따라서 수직이동이 가능하고, 봉입장치(40)에 결합된 디스펜서(미도시)는 수평 이동이 가능하다. 봉입장치(40)는 액정이 주입된 패널의 액정 주입구를 세정하기 위한 세정부를 장착하고 있다.
챔버(10) 내의 봉입장치(40)의 상부에 봉입제를 자외선을 조사하여 경화시키기 위한 자외선 조사 램프, 즉 UV 램프(50)가 설치된다.
상기한 구성을 갖는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치의 액정 주입 방법 및 액정 주입구 봉입 방법을 설명한다.
먼저, 액정 주입전의 합착 상태의 패널(22)이 패널 수납용 트레이(20)에 수납된 상태로 챔버(10)의 지지부재(14)에 로딩된다. 즉, 한 쌍의 패널 지지부재의 사이에 패널 수납용 트레이(20)를 삽입하여 고정한다. 이때, 챔버(10)는 대기압 상태에 있다.
다음으로, 액정 패널(10)의 액정 주입공간에 들어있는 공기를 배출하도록, 배출장치를 구동시켜 챔버(10)의 분위기 압력을 낮추어 챔버(10)의 분위기를 진공상태로 유지한다.
액정 패널(10)의 액정 주입 공간에 들어있던 공기가 충분히 배출되면, 지지부재(14)와 스테이지(30)를 상대적으로 하강 또는 상승시켜, 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 액정 수납용기(32)에 들어있는 액정과 접촉되도록 한다.
그런다음, 흡입장치를 구동시켜, 고압의 질소 가스를 챔버(10)내로 주입시켜, 챔버(10)의 분위기 압력을 대기압으로 만든다. 이때, 액정 패널(22)의 액정 주입공간은 진공상태를 계속 유지하므로, 액정 패널(22)의 액정 주입공간과 챔버의 분위기의 압력차이가 유발된다. 이들 두 부분의 압력차이에 기인한 모세관 현상에 의하여, 액정(34)은 액정 패널(22)의 액정 주입구를 통하여 액정 주입공간으로 빨려 들어가서 도 3a에 도시된 것처럼 외측으로 볼록하게 팽창된다. 그러므로, 액정이 액정 주입공간으로 약 80%정도 채워지면, 도 3b에 도시된 것처럼, 셀 갭이 유지되도록 챔버(10)의 분위기 압력을 대기압 보다 높은 고압으로 형성한다. 즉, 챔버(10) 내의 분위기 압력은 스페이서 압축율을 고려하여 0.1 ~ 1.0 Kgf/cm2의 범위로 형성한다. 바람직하게는, 스페이서 압축율 뿐만 아니라 스페이서 개수, 셀 갭의 목표치를 함께 고려한다.
액정의 주입이 완료되면, 지지부재(12)와 스테이지(30)의 상대적인 위치 변위에 의하여, 액정 패널(20)을 액정 수납용기(32)와 분리시킨다.
다음으로, 패널 지지부재(12)는 180도만큼 회전시켜, 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 챔버(10)의 상부를 향하도록 한다.
다음으로, 챔버(10) 내에 장착된 봉입장치(40)의 세정부가 하강하여, 액정 주입구와 정렬된다. 세정부는 패널의 액정 주입구를 세정한다. 다음으로, 디스펜서는 세정된 액정 주입구와 그 주변에 봉입제를 발라서, 도 3c에 도시된 것처럼, 액정 주입구를 막는다.
다음으로, 챔버(10)의 분위기 압력을 낮추고 이에 따라 봉입제가 액정 주입 구 내로 침투된다.
다음으로, UV 램프를 구동시켜, 봉입제를 경화시킨다.
이처럼, 상기한 방법에 따르면, 액정의 주입과, 봉입이 하나의 챔버 내에서 수행되므로, 공정 시간이 단축된다. 아울러, 챔버 내의 분위기 압력 조절에 의하여 셀 갭의 제어가 가능하므로, 셀 갭 유지를 위하여 압력판과 간지의 사용이 불필요하게 되고, 그에 따르는 시간 또한 단축된다.
한편, 상기한 실시예에서는 봉입장치와 UV 램프가 패널 지지부재의 상부에 배치된 경우를 보이고 설명하였지만, 그들의 위치는 선택적으로 변화될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기한 실시예는 액정 패널의 액정 주입공간 내의 공기를 배출하기 위하여 큰 체적을 갖는 챔버 전체를 진공상태로 만들어 주어야 한다. 그러므로, 다음의 실시예에 따르는 액정의 주입 및 봉입 일체화 장치는 액정의 주입 시간을 추가적으로 단축하도록 고안된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 액정의 주입 및 봉입 일체화 장치의 개략적 구성도이다.
도 4를 참조하면, 액정 주입전, 합착 상태의 패널에 액정을 주입하기 위하여, 소정의 체적을 갖는 메인 챔버(10:이하, 제 1 챔버로 언급함)가 제공된다. 제 1 챔버(10)는 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단으로서 흡입장치와 가압장치를 포함한다. 감압장치, 즉 공기배출장치는 공기를 제 1 챔버(10) 외부로 방출하여 진공을 형성하는 역할을 하고, 가압장치, 공기흡입장치는 제 1 챔버(10) 내로 고압의 질소(N2) 가스 등을 주입하여 제 1 챔버(10)의 분위기 압력을 높이는 역할을 한다.
제 1 챔버(10)의 내벽면에는 한 쌍의 지지부재(14)가 설치된다. 한 쌍의 지지부재(14)는 일측 단부가 액정 패널(22)이 장착된 패널 수납용 트레이(20)와 연결되고, 타측 단부는 제 1 챔버(10)의 내벽면에 장착된 회동축(12)과 연결되어, 제 1 챔버(10) 내에 장입된 합착 패널(22)을, 제 1 챔버(10)의 내벽면에 형성된 가이드 레일(미도시)을 따라 상승, 하강, 및 회전시킨다.
액정 패널(22)은 일측 단부에 액정의 주입을 위한 액정 주입구를 포함한다. 액정패널(22)은, 액정의 주입과 액정 주입구의 봉입동안 회전되므로, 패널 수납용 패널 수납용 트레이(120)에 장착된 상태로 제 1 챔버(10) 내에 장착된다. 패널 수납용 트레이(120)는, 도 2에 도시된 것처럼, 액정 주입 시간의 단축을 위하여, 여러 매의 액정 패널이 수납되는 다층 구조로 형성될 수도 있지만, 바람직하게는 1매의 액정 패널이 수납되는 구조로 형성한다. 수납된 액정 패널의 외표면과 대응하는 패널 수납용 트레이(120)의 양 면은 제 1 챔버(10) 내의 공기와 직접 접촉 가능하도록 노출된다. 액정의 주입을 위하여, 적어도 패널 수납용 트레이(120)에 수납된 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 패널 수납용 트레이(120)의 일측 단부로부터 돌출되어야 한다.
이러한 구조로 인하여, 액정 패널의 액정주입구측이 하부로 향하도록 패널 수납용 트레이(120)가 회전하는 동안 액정 패널(22)이 패널 수납용 트레이(120)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 액정 패널(22)의 액정 주입구 측과 대응하는 패널 수납용 트레이(120)의 일면의 양 모서리에는 걸쇠(124)가 장착된다.
제 1 챔버(10) 내에 제 1 챔버(10)의 체적보다 실질적으로 적은 체적을 갖는 액정 주입 챔버(이하, 제 2 챔버로 언급함)(60)가 제공된다. 제 2 챔버(60)는 한 쌍의 지지부재(14)에 의하여 하강하는 패널(22)의 액정 주입구측 가장가리 부분이 그의 내부로 삽입될 수 있도록, 삽입구(61)를 갖는다. 제 2 챔버(60)내로 패널(22)이 원활하게 삽입되고, 제 2 챔버(60) 외부로 패널(22)이 이탈될 수 있도록, 삽입구(61)는 패널(22)의 두께보다 넓은 폭을 갖는다. 제 2 챔버(60)의 삽입구(61)의 단부 표면에 한 쌍의 튜브(62)가 설치된다. 제 2 챔버(60) 내로 패널(22)의 삽입은 원활하여야 하고, 삽입 상태에서 패널(22)과 삽입구(61) 사이의 공간은 제 2 챔버(60)의 압력을 유지하기 위하여 봉입되어야 하므로, 공기의 공급 및 배출에 의하여 팽창 및 수축 작용을 할 수 있는 O-링 구조의 튜브(62)가 채용된다.
한편, 제 2 챔버(60)의 삽입구(61)의 폭은 액정 패널(22)이나 패널 수납용 트레이(120)의 두께와 밀접한 관계가 있다. 즉, 패널 수납용 트레이(120)로부터 돌출된 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부와 걸쇠(124)만 삽입되는 경우, 삽입구(61)의 폭은 작고, 패널 수납용 트레이(120)가 함께 삽입되는 경우에는 삽입구(61)의 폭은 상대적으로 커진다. 제 2 챔버(60)의 분위기를 보다 효과적으로 진공상태로 유지하기 위해서는, 삽입구의 폭은 작을수록 좋다. 그러므로, 패널 수납용 트레이(120)의 길이를 도 1의 패널 수납용 트레이(20)보다 짧게 하여, 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 패널 수납용 트레이(120)로부터 더 길게 돌출되도록 하므로써, 액정패널(120)과 걸쇠(124)만 삽입구(61) 내로 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.
제 2 챔버(60)의 내부에는 액정 트레이(64)가 설치된다. 액정 트레이(64)는 그의 상부 표면에 액정을 담을 수 있도록, 그의 상부 표면으로부터 소정 깊이로 함몰된 공간, 즉 함몰부(65)를 갖으며, 함몰부(65)의 중앙에는 함몰부(65)로 액정(34)을 공급하기 위하여 액정의 공급 통로(67)가 형성된다. 액정 공급 통로(67)는 액정이 들어있는 액정 공급부(70)와 공급관(72)을 통하여 연결된다. 액정 공급부(70)는 함몰부(65)에 공급되는 액정(34)의 양을 제어하도록 액정 공급량 제어장치(미도시)를 포함한다.
또한, 제 2 챔버(60)내의 분위기 압을 조절하기 위하여 제 2 챔버(60) 내에 압력 조절장치가 설치된다. 압력 조절장치는 제 2 챔버(60)의 분위기 압을 저압상태로 조절하기 위한 분위기 가스 배출장치(66), 즉 감압장치와, 제 2 챔버(60)의 분위기 압을 고압상태로 조절하기 위한 분위기 가스 공급장치(68), 즉 가압장치를 포함한다. 즉, 제 2 챔버(60)의 삽입구(61)를 통하여 액정 패널(22)이 소정 길이만큼 삽입되고, 삽입구(61)가 한 쌍의 튜브(62)의 팽창으로 봉입된 후에, 가스 배출장치(66)은 제 2 챔버(60) 내의 분위기 가스를 제 2 챔버(60)의 외부로 배출하여, 제 2 챔버(60)의 분위기를 낮은 압력상태, 즉 진공상태로 만든다. 물론, 이 때, 액정 트레이(64)의 함몰부(65)에는 삽입된 액정 패널(22)의 단부가 액정층에 담그어지지 않을 정도로 액정(34)의 공급이 조절된다.
다음으로, 가스 공급장치(68)를 이용하여 제 2 챔버(60) 내로 분위기 가스를 불어 넣어, 제 2 챔버(60) 내의 분위기 압력을 높여서, 대기압 상태로 만든다. 동 시에, 액정 트레이(64)의 함몰부(65)로 액정의 공급량을 증가시켜 삽입된 액정 패널(22)의 액정 주입구측 단부가 함몰부(65)의 액정 내에 담그어 지도록 한다.
한편, 액정이 주입된 액정패널(22)의 액정 주입구를 봉입하기 위하여, 액정 주입구 봉입장치(40)가 제 1 챔버(10)에 설치된다. 선택적으로, 봉입장치(40)는 액정의 주입후에 제 2 챔버(60)로부터 이탈되어 180도 회전한 액정 패널(22)의 주입구를 봉입하도록 패널 지지부재(14)의 상부에 배치된다. 봉입장치(40)는 상부로 향한 액정 주입구를 자외선(Ultra violet)에 경화되는 봉입제를 발라서 막는다. 봉입제를 액정 주입구와 그 주변에 정확하기 바르기 위하여, 봉입장치(40)의 제 1 챔버(10)의 내벽면을 따라서 수직이동이 가능하고, 봉입장치(40)에 결합된 디스펜서(미도시)는 수평 이동이 가능하다. 봉입장치(40)는 액정이 주입된 패널의 액정 주입구를 세정하기 위한 세정부를 장착하고 있다.
제 1 챔버(10) 내의 봉입장치(40)의 상부에 봉입제를 자외선을 조사하여 경화시키기 위한 자외선 조사 램프, 즉 UV 램프(50)가 설치된다.
상기한 구성을 갖는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치의 액정 주입 방법 및 액정 주입구 봉입 방법을 설명한다.
먼저, 액정 주입전의 합착 상태의 패널(22)이 패널 수납용 트레이(20)에 수납된 상태로 제 1 챔버(10)의 지지부재(14)에 로딩된다. 즉, 한 쌍의 패널 지지부재(14)의 사이에 패널 수납용 트레이(120)를 삽입하여 고정한다. 이때, 제 1 챔버(10)는 대기압 상태에 있다.
다음으로, 지지부재(14)는 제 1 챔버(10)의 내벽면에 형성된 가이드 레일(미 도시)을 따라 하방으로 이동하고, 이에 따라 액정 패널(22)의 주입구 측 가장자리는 제 2 챔버(60)의 삽입구(61)를 통하여 제 2 챔버(60) 내로 소정 길이만큼 삽입된다. 이때, 한 쌍의 튜브(62)는 수축 상태에 있으므로, 액정 패널(22)은 원활하게 제 2 챔버(60)내로 인입된다.
필요한 길이만큼 액정 패널(22)이 제 2 챔버(60) 내로 인입된 후에, 한 쌍의 튜브(62)에 공기가 주입되고, 이에 따라 튜브(62)는 팽창하여 삽입구(61)와 인입된 액정 패널 사이의 공간을 봉입시켜, 제 2 챔버(60)의 분위기를 제 1 챔버(10)의 분위기로부터 격리시킨다.
다음으로, 제 2 챔버(60)의 가스 배출장치(66)을 구동하여, 제 2 챔버(60)와 액정 패널(22)의 액정 주입공간에 들어있는 공기와 질소 가스를 배출구를 통하여 배출한다. 가스 배출장치(66)의 구동으로, 제 2 챔버(60)는 고진공 상태가 된다. 바람직하게는, 제 2 챔버(60)의 가스 배출장치(66)의 구동과 함께, 제 1 챔버(10)의 압력 조절장치를 구동하여, 제 1 챔버(10) 내의 분위기를 고압 상태로 만들어 주므로써, 액정 패널(22) 내의 공기의 배출을 돕는다.
다음으로, 액정 패널(22) 내의 공기가 충분히 제거되면, 액정 공급부(70)액정 공급량 조절장치를 구동시켜, 액정(34)을 액정 트레이(64)의 함몰부(65)로 공급한다. 액정(34)의 공급으로 액정 트레이(64)의 함몰부(65)에 담겨진 액정(34)의 량이 늘어나고, 이에 따라 액정 패널(22)의 주입구 측 단부가 액정(34)에 담그어진다. 선택적으로, 액정 패널(22)의 주입구 측 단부를 액정 트레이(64)의 함몰부(65) 내의 액정(34)에 담그기 위하여, 액정 트레이(64) 자체가 상부로 이동하는 것도 가 능하다.
다음으로, 제 2 챔버(60)의 공기 배출구를 닫고, 제 2 챔버(60) 내의 공기 흡입장치(68), 즉 가압 장치를 구동하여 고압의 질소 가스를 흡입구를 통하여 제 2 챔버(60) 내로 주입한다. 이에 따라, 제 2 챔버(60) 내의 분위기는 고압 상태로 되지만, 액정 패널(22)의 액정 주입 공간은 저진공 상태를 유지한다. 그러므로, 함몰부(65)에 담겨진 액정(34)은 이러한 기압 차이에 기인한 모세관 현상에 의하여 액정 패널(22)의 액정 주입 공간으로 주입된다. 이때, 바람직하게는, 제 1 챔버(10)의 분위기를 진공상태로 만들어서 액정 패널(22)의 이완을 도와서, 액정의 주입 속도를 향상시킨다. 액정의 주입으로 액정 패널(22)은 도 3a에 도시된 것처럼, 양 외표면이 볼록하게 된다.
패널(22)에 액정(34)이 약 80% 이상 주입된 후에는 다시 제 1 챔버(10)의 분위기를 고압 상태로 만들어서 패널(22)의 셀 갭이 도 3b에 도시된 것처럼 일정하게 유지되도록 한다. 예를 들어, 스페이서 압축율을 고려하여 제 1 챔버(10)의 분위기 압을 0.1 ~ 1.0 Kgf/cm2로 만든다. 셀 갭을 보다 정확하게 조절하기 위해서는, 상기한 스페이서 압축율 뿐만 아니라 스페이서의 개수, 셀 갭의 목표치를 고려해야 한다.
액정(34)의 주입이 완료되면, 액정 공급량 조절장치를 닫아서, 함몰부(65)의 액정의 수면을 낮추고, 튜브(62)내의 공기를 빼내어 튜브(62)를 수축시킨다. 이에 따라 제 2 챔버(60) 내에 인입된 패널(22)은 제 2 챔버(60)로부터 자유롭게 이탈될 수 있는 상태로 된다.
다음으로, 패널 지지부재(14)는 상승하고, 액정 패널(22)의 단부가 제 2 챔버(60)의 삽입구(61)로부터 충분히 이탈되면, 액정 주입구측 단부가 제 1 챔버(10)의 상부를 향하도록 패널 지지부재(14)는 180도 만큼 회전한다.
다음으로, 제 1 챔버(10) 내에 장착된 봉입장치(40)의 세정부가 하강하여, 패널(22)의 액정 주입구와 정렬된다. 세정부는 패널(22)의 액정 주입구를 세정한다. 다음으로, 디스펜서는 세정된 액정 주입구와 그 주변에 자외선 경화용 봉입제를 발라서, 도 3c에 도시된 것처럼, 액정 주입구를 막는다.
다음으로, 제 1 챔버(10)의 분위기 압력을 낮추고 이에 따라 봉입제가 액정 주입구 내로 침투된다. 봉입제는 UV 램프를 구동시켜 경화시킨다.
도 6은 본 발명의 일체형 장치를 이용하여 액정의 주입 및 봉입 공정을 수행할 때, 시간에 따른 기압의 변화를 도시한 그래프로서, Po는 대기압을 나타낸다.
도 6에서, 액정 주입공정과 봉입공정이 분리된 종래의 장치에 따르면, 액정의 주입에 걸리는 시간은 t1이고, 액정의 봉입에 걸리는 시간은 t2이므로, t1+t2의 시간이 액정의 주입 및 봉입에 소요된다. 하지만, 본 발명의 장치에 따르면, 액정의 주입과 봉입의 중첩시간(t3)에 해당하는 만큼 공정시간이 단축된다.
또한, 제 1 챔버 내에 제 2 챔버를 설치한 구성에 따르면, 액정패널 내의 공기를 배출하는데 소요되는 시간이 더욱 단축되므로, 공정시간이 추가적으로 단축된다.
이처럼, 상기한 방법에 따르면, 액정의 주입과 봉입이 하나의 챔버 내에서 수행되므로, 공정 시간이 단축된다. 아울러, 챔버 내의 분위기 압력 조절에 의하여 셀 갭의 제어가 가능하므로, 셀 갭 유지를 위하여 압력판과 간지의 사용이 불필요하게 되고, 그에 따르는 시간 또한 단축된다.
한편, 상기한 실시예에서는 봉입장치와 UV 램프가 패널 지지부재의 상부에 배치된 경우를 보이고 설명하였지만, 그들의 위치는 선택적으로 변화될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정의 주입장치와 액정 주입구 봉입장치를 일체화하여 설비의 단순화를 이룬다. 또한, 액정 패널의 액정 주입공간을 진공상태로 만들기 위한 시간을 단축하므로써, 액정 주입시간을 실질적으로 단축할 수 있다. 아울러, 액정의 주입후에 액정 주입구의 봉입 및 경화장치로 이동하는데 소요되는 시간이 단축되므로, 제조시간을 단축할 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이하 특허청구범위는 본 발명의 사상과 정신을 벗어나지 않는 한 이러한 변형과 변경을 포함하는 것으로 간주된다.

Claims (19)

  1. 내부 압력 조절수단을 갖는 챔버;
    상기 챔버에 장착되고, 액정 주입전 합착 상태의 패널을 이동 및 회전시키는 패널 이동수단;
    상기 챔버내에 설치되어, 상기 패널에 액정을 공급하기 위한 액정공급수단; 상기 챔버 내에 설치되어, 액정이 채워진 상기 패널의 액정 주입구를 봉입하는 봉입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패널 이동수단은, 적어도 하나의 상기 패널을 장착하기 위한 트레이와, 상기 트레이와 연결되어, 상기 트레이를 상하 및 회전운동시키는 운송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 트레이는 상기 패널의 외표면을 노출하는 노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 봉입수단은 상기 패널의 액정 주입구를 세정하기 위한 세정부와, 상기 액정 주입구에 봉입제를 바르기 위한 디스펜서와, 상기 봉입제를 경화시키는 경화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 봉입제는 자외선 경화제이고, 상기 경화수단은 자외선을 조사하는 램프인 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  6. 내부 압력을 조절하기 위한 제 1 압력 조절수단을 갖는 제 1 챔버;
    상기 제 1 챔버에 장착되고, 액정 주입전 합착 상태의 패널을 이동 및 회전시키는 패널 이동수단;
    상기 패널 이동수단의 하부에 위치하도록 상기 제 1 챔버내에 설치되어, 상기 패널 이동수단에 의하여 이동된 상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 수납하여, 상기 패널의 액정 주입공간에 진공을 형성하기 위한 제 2 압력 조절수단을 포함하는 제 2 챔버;
    상기 제 2 챔버 내에 설치되어, 상기 패널의 상기 액정주입공간으로 액정을 공급하기 위한 액정공급수단; 및
    상기 제 1 챔버 내에 설치되어, 액정이 채워진 상기 패널의 액정 주입구를 봉입하는 봉입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 챔버는, 상기 제 1 챔버 내에 설치되고, 상기 액정 주입구를 포함하는 상기 패널의 일부가 삽입되는 삽입홈과, 상기 삽입홈에 삽입된 상기 패널을 상기 제 1 챔버의 분위기로부터 봉입 격리하는 봉입부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 봉입부재는 O-링 형상의 튜브인 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 액정공급수단은, 상기 제 2 챔버 내에 설치되고, 상기 제 2 챔버에 삽입된 상기 패널이 담그지도록, 표면으로부터 소정 깊이와 경사를 갖고서 함몰되어, 상기 액정을 담는 함몰부와, 상기 함몰부의 중앙에 형성된 액정공급통로를 포함하는 액정 트레이와, 상기 제 1 챔버의 외부에 설치되어, 상기 액정 공급통로와 연결되고, 액정이 들어 있는 액정저장용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 압력조절수단은, 상기 제 2 챔버의 압력을 높이기 위한 흡입장치와, 상기 제 2 챔버의 압력을 낮추기 위한 배출장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 장치.
  11. 액정 주입공간과 액정 주입구를 갖는 액정 주입전 합착 상태의 패널을 대기압 상태의 챔버 내에 로딩하는 단계;
    상기 챔버의 분위기 압력을 낮추어서 상기 패널의 액정 주입공간 내에 들어 있는 공기를 배출하는 단계;
    상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 액정에 담근 후, 상기 챔버의 분위기 압력을 대기압으로 높이는 단계;
    상기 패널의 액정 주입공간으로 액정이 80% 정도 주입되면 상기 챔버의 분위기 압력을 대기압보다 높은 제 1 압력으로 높여서 액정 주입을 완료하는 단계;
    상기 챔버의 분위기를 상기 제 1 압력으로 유지하면서 상기 액정 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 밀봉단계는
    액정 주입구를 세정하는 단계;
    상기 액정 주입구를 자외선 경화제로 봉입하는 단계; 및
    상기 자외선 경화제를 자외선에 노광시켜 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 세정 단계, 상기 봉입 단계, 및 상기 경화 단계는 상기 챔버 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 압력은 약 0.1 ~ 1.0 Kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 방법.
  15. 액정 주입공간과 액정 주입구를 갖는 액정 주입전 합착 상태의 패널을 대기압 상태의 제 1 챔버 내에 로딩하는 단계;
    상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 상기 제 1 챔버보다 적은 체적을 갖는 제 2 챔버 내에 삽입하고, 상기 제 2 챔버의 분위기를 상기 제 1 챔버의 분위기로부터 격리하는 단계;
    상기 제 2 챔버의 분위기 압력을 상기 제 1 챔버의 분위기 압력보다 낮은 제 1 압력으로 낮추어서 상기 패널의 액정 주입공간 내에 들어 있는 공기를 배출하는 단계;
    상기 패널의 액정 주입구를 포함하는 부분을 액정에 담근 후, 상기 제 2 챔버의 분위기 압력을 대기압보다 높은 제 2 압력으로 높이고, 상기 제 1 챔버의 분위기 압력을 대기압보다 낮은 제 3 압력으로 낮추는 단계;
    상기 패널의 액정 주입공간으로 액정이 80% 정도 주입되면 상기 제 1 챔버의 분위기 압력을 대기압보다 높은 제 4 압력으로 다시 높여서 액정 주입을 완료하는 단계;
    상기 액정 주입구를 세정하는 단계;
    상기 액정 주입구를 자외선 경화제로 밀봉하는 단계; 및
    상기 자외선 경화제를 자외선에 노광시켜 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 세정 단계, 상기 밀봉 단계, 및 상기 경화 단계는 상기 제 1 챔버 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 패널 내의 공기 배출단계동안, 상기 제 1 챔버의 분위기 압력을 대기압보다 높은 제 5 압력으로 높이는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 방법.
  18. 삭제
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 제 4 압력은 약 0.1 ~ 1.0 Kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 액정 주입 및 봉입 일체형 방법.
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