KR100663643B1

KR100663643B1 - 액정도포장치

Info

Publication number: KR100663643B1
Application number: KR1020040087113A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 박광영; 배상우; 이준호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-01-03
Also published as: KR20060037996A; JP2006126790A

Abstract

본 발명은 LCD제조공정에서 기판상에 액정을 도포하는 장치에 관한 것으로서, 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지와 상대운동을 하면서 상기 스테이지부 상의 기판에 액정을 도포하는 헤드부와, 상기 스테이지와 상기 헤드부를 상대운동시키는 구동부를 갖는다. 본 발명의 액정도포장치는, 상기 헤드부에 의해 도포된 액정의 상태를 촬상하는 촬상장치와; 상기 촬상장치에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 도포된 액정의 적정여부를 판단하고, 상기 적정여부 판단에 기초하여 상기 상대운동의 속도를 조절하기 위해 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 도포액정의 적정여부를 판단하여 액정도포시 이송되는 속도를 조절할 수 있다.

LCD, 액정적하, 젯(jet), 기판조립, 카메라

Description

액정도포장치{Liquid Crystal Dispensing Device}

도 1은 종래의 기판합착공정을 설명하기 위한 개념도,

도 2는 종래의 액정적하장치를 설명하기 위한 개념도,

도 3은 종래의 잉크젯 방식의 액정도포장치를 설명하기 위한 개념도,

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 사시도,

도 5는 도 4의 액정공급라인을 설명하기 위한 설계도,

도 6은 도 4의 제어관계를 나타내는 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 10: 하부기판

11: 액정 20: 상부기판

21: 실링재 30: 액정적하장치

40: 잉크젯 장치 41: 발진자

42: 발진판 43: 토출부

110: 스테이지 111: 이송레일

112: 퍼지플레이트 113: 제2 카메라

114: 이송가이드 115: 세정조

116: 와이퍼 120: 가이드부

121: Y축가이드 122: X축가이드

130: 헤드부 131: 헤드플레이트

132: 젯팅헤드 133: 제2 카메라

134: 액정저장탱크 135: 펌프

136: 공급라인 140: 구동부

150: 제어부

본 발명은 LCD제조공정에서 기판상에 액정을 도포하는 장치에 관한 것으로서, 특히 도포되는 액정의 적정여부를 판단하여 액정도포의 이송속도를 조절할 수 있는 액정도포장치에 관한 것이다.

일반적으로, LCD(Liquid Crystal Display)의 조립은 도 1에 도시된 바와 같이 TFT(Thin Film Transistor)와 같은 구동회로가 형성된 하부기판(10)과 컬러필터가 형성된 상부기판(20)을 합착하여 완성된다. 이 과정에서, 하부기판(10)상에는 액정(11)을 적하하고, 상부기판(20)의 테두리부에는 실링재(21)를 도포하여 기판(10,20)의 합착시 이를 고정하고 액정의 누출을 막는다.

여기서, 액정의 적하는 액정적하장치에 의해 이루어져 왔다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 하부기판(10)의 상부에 설치된 액정적하장치(30)로부터 일정한 간격으로 액정(11)을 방울형태로 적하하는 것이다. 통상, 액정적하장치(30)가 고정되 어 일정한 시간간격으로 액정(11)을 적하하고, 하부기판(10)이 액정적하장치(30)의 하부에서 X,Y방향으로 이송되면서 액정(11)이 일정한 간격으로 배열되어 적하되도록 한다. 이러한 경우, LCD 기판사이의 액정층의 두께 조절은 액정(11)의 간격을 조절하거나 액정의 1회 적하량을 조절함으로써 달성된다.

그러나, 이와 같은 액정적하방식에 의하면, 액정(11)이 액정적하장치(30)로부터 매번 균일한 양으로 적하되지 못함에 따라 원하는 두께의 액정층을 형성하기가 곤란하고, 전체 액정 적하량에 과부족이 발생하여 합착된 LCD에 휘도상의 문제가 발생하는 경우가 있었다. 또한, 액정을 적하한 후 합착하기까지의 시간동안 액정의 가장자리가 증발하여 기판에 얼룩이 생기고, 이로 인해 합착된 제품의 불량 발생률이 높아진다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 한국특허출원 2001-0025388에는 잉크젯 방식의 액정도포방법을 개시하고 있다. 이 방법에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이 잉크젯 장치(40)에 구비된 다수의 노즐을 통해 액정이 토출된다. 즉, 잉크젯 장치(40)의 발진자(41,Resonator)가 일정주파수의 진동을 발생시키면, 발진자(41)와 연결된 발진판(42)의 진동에 의해 토출부(43)로부터 일정량의 액정(44)이기판(10)상으로 토출되도록 하는 것이다. 이에 의할 경우, 액정의 도포가 신속하게 이루어지며, 액정이 기판상에 골고루 분포하도록 할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 이 같은 잉크젯 방식을 이용하는 경우에도, 상기 액정적하방식의 경우와 마찬가지로 기판에 도포되는 액정량의 제어가 정확히 이루어지지 못하여, 액정도포량의 과부족이 발생한다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 신속한 액정도포가 이루어지도록 함과 동시에 액정의 도포가 전 기판에 걸쳐 균일하고 정확한 양으로 제어되도록 하고, 신속한 액정도포가 이루어지도록 하는 잉크젯 방식의 액정도포장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지와 상대운동을 하면서 상기 스테이지 상의 기판에 액정을 도포하는 헤드부와, 상기 스테이지와 상기 헤드부를 상대운동시키는 구동부를 포함하는 액정도포장치에 있어서, 상기 헤드부에 의해 도포된 액정의 상태를 촬상하는 촬상장치와; 상기 촬상장치에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 도포된 액정의 적정여부를 판단하고, 상기 적정여부 판단에 기초하여 상기 상대운동의 속도를 조절하기 위해 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치를 제공한다.

여기서, 상기 촬상장치는 상기 헤드부에 장착되는 제1 카메라를 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬상장치는 상기 기판과 나란히 배치되어 상기 스테이지에 의해 지지되며 테스트용 액정도포가 시행되는 퍼지플레이트 상에 도포되는 액정의 상태를 촬상하는 제2 카메라를 포함할 수도 있다. 이 때, 상기 스테이지는, 상기 제2 카메라와 결합하여 상기 제2 카메라가 상기 퍼지플레이트를 따라 왕복이송될 수 있도록 하는 이송가이드와 상기 제2 카메라의 왕복이송을 구동하는 구동부를 포함할 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 액정도포장치의 일 실시예는, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1) 및 각 구성부를 지지하는 스테이지(110)와, 스테이지(110) 상에서 슬라이드되는 가이드부(120)와, 가이드부(120)에 결합하여 이송되면서 기판(1)에 액정을 도포하는 헤드부(130)와, 가이드부(120)를 구동시키는 구동부(도 5의 140 참조) 및 상기 각부의 동작을 제어하는 제어부(150)로 이루어져 있다.

가이드부(120)는 빔형상의 Y축가이드(131)와, Y축가이드(131) 양 끝단 하부에 고정결합된 2개의 X축가이드(132)로 이루어져 있다. X축가이드(132)는 스테이지(110) 양단부에 X방향으로 형성된 이송레일(111)상에서 슬라이드된다. 헤드부(130)의 헤드플레이트(131)는 Y축가이드(131)에 슬라이드 결합되어 Y축가이드(131)상에서 Y방향으로 이송된다.

헤드부(130)는 Y축가이드(121)에 슬라이드결합된 헤드플레이트(131)와 헤드플레이트(131)의 하단부에 일렬로 고정배치된 다수의 잉크젯 방식의 젯팅헤드(132) 및 각 젯팅헤드(132)의 상부에 구비된 제1 카메라(133)로 이루어져 있다.

젯팅헤드(132)는 도 4에 도시된 바와 같이, 액정저장탱크(134)로부터 펌프(135) 및 공급라인(136)을 통해 충진된다. 각각의 젯팅헤드(132)에는 256개의 노즐(도면 미도시)이 일렬로 배치되어 있으며, 젯팅헤드(132)의 각 노즐은 제어부(150)에 의해 개별적으로 제어를 받아 작동한다.

또한, 헤드부(130)에는 젯팅헤드(132)의 액정도포상태를 실시간으로 측정하 기 위한 다수의 제1 카메라(133)가 부착되어 있다. 제1 카메라(133)는 촬상대상 젯팅헤드(132)의 노즐로부터 기판(1)에 토출된 액정을 촬상한다. 제1 카메라(133)에 의해 촬상된 액정의 영상은 제어부(150)로 전송되며(도 5 참조), 제어부(150)에서는 제1 카메라(133)로부터 수신된 영상을 바탕으로 젯팅헤드(132)의 각 노즐을 통한 액정의 토출유무를 판단한다. 실제로 액정이 토출되지 않는 노즐의 표현은 기판(1)상에서 라인형태로 관찰된다.

제어부(150)는 상기 액정이 토출되지 않은 라인 개수를 판단하여 일단 도포가 완료된 후 상기 도포되지 않은 라인 부분에 대해 재도포를 시행하도록 한다. 즉, 토출되지 않는 노즐의 개수만큼 인접하는 다른 노즐들을 작동시켜 헤드부(130)를 회송시킨다. 한편, 하나의 젯팅헤드(132)에 구비된 모든 노즐이 작동되지 않는 경우에는 기판(1)상에서 띠형태로 관찰되며, 이 경우에는 Y축가이드(121)를 구동하여 이웃하는 젯팅헤드(132)를 Y방향으로 소정량 이동시킨후 상기 띠 부분에 분사하도록 한다.

제1 카메라(125)는 젯팅헤드(121)의 장착된 개수만큼 다수개로 설치할 수도 있으나 하나로 설치하여 사용할 수 있으며, 제1 카메라(125)의 작동상의 편의 및 시야각 확보를 위해 수평(Y방향) 및 수직방향(Z방향)으로 이송되도록 할 수 있다.

한편, 스테이지(110)에는 기판(1)의 일측부에 퍼지플레이트(112)가 위치하고 있다. 퍼지플레이트(112)는 액정의 시험토출을 위한 것으로서 액정을 기판(1)에 도포하기 전 또는 도포후 기판의 교체시에 토출량을 테스트할 수 있도록 한다.

또한, 스테이지(110)에는 퍼지플레이트(112)를 촬상할 수 있도록 제2 카메라 (113)를 더 구비하고 있으며, 제2 카메라(113)가 퍼지플레이트(112)를 따라 이동하면서 촬상할 수 있도록 이송가이드(114) 및 구동수단(도면 미도시)을 더 구비하고 있다. 여기서, 제2 카메라(113)는 퍼지플레이트(112)에 테스트 도포되는 액정의 과부족 및 토출유무를 측정하여 노즐분사량 및 헤드부(130)의 이송속도를 계산하는 데 사용된다. 즉, 제2 카메라(113)를 통해 퍼지플레이트(112)상에 테스트 도포된 액정의 영상이 제어부(150)로 전송되면(도 5 참조), 제어부(150)는 상기 전송된 영상을 통해 액정량을 계산한다. 제어부(150)에는 다양한 액정의 토출된 형태에 대응되는 액정량이 데이터베이스로 구비되어 있어, 상기 전송된 영상을 상기 데이터베이스와 매칭시키는 방법으로 액정량의 측정이 이루어진다.

제어부(150)는 상기 측정된 액정량과 기판(1)상에 도포할 총 액정량을 비교하여, 총 액정토출 개수를 계산한다. 그리고, 상기 총 액정토출 개수를 총 노즐수로 나누어 단위 노즐당 액정토출 개수를 계산한다. 한편, 노즐의 단위 시간당 액정토출 개수는 고정되어 있으므로, 상기 액정토출 개수에 의해 노즐의 액정토출시간이 계산되며, 결과적으로 헤드부(130)의 이송속도가 계산된다.

스테이지부(110)에는 젯팅헤드(132)의 세정을 위해 세정용기(115)와 와이퍼(116)를 더 구비한다. 세정용기(115)에는 솔벤트가 담겨 있어 젯팅헤드(132)의 노즐이 막히거나 젯팅헤드(132)에 이물질이 묻은 경우 이를 세정하여 제거하는 역할을 하고, 와이퍼(116)는 세정된 젯팅헤드(132)를 닦아주는 역할을 한다. 와이퍼(116)에 의한 와이핑(wiping)은 헤드부(130)가 와이퍼상에서 전후진하는 과정에서 이루어진다.

이상과 같은 구성을 가지는 액정도포장치의 작동과정을 예시하면 다음과 같다.

먼저, 준비단계로서 헤드부(130)를 퍼지플레이트(112)상에 위치하도록 하여 액정을 테스트 도포하고, 제2 카메라(113)가 이송가이드(114)를 따라 이송되면서 액정의 영상을 촬상한다. 제어부(150)는 제2 카메라(113)로부터 수신된 액정의 이미지를 기초로 토출된 액정량을 측정한 후 대상되는 기판(1)에 도포될 총 액정도포량 대비 헤드부(130)의 이송속도를 계산하여 구동부(140)의 제어신호를 생성한다.

대상되는 기판(1)이 스테이지(110)에 로딩되면 구동부(140)는 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 일정 속도로 헤드부(130)를 이송시키면서 액정을 도포한다. 액정의 도포과정에서 제1 카메라(133)가 실시간 도포상태를 촬상하고, 이를 제어부(150)에 송신하여 미도포 부분을 측정하고, 헤드부(130)의 회송시 상기 미도포 부분만큼 재차 액정도포가 시행된다.

한편, 헤드부(130)는 로딩되는 기판(1)의 크기에 따라 다수의 젯팅헤드(121)중 일부 또는 전부를 작동시키도록 할 수 있으며, 로딩되는 기판(1)이 복수개인 경우에는 젯팅헤드(121)를 부분별로 작동하게 할 수도 있다.

상기 개시된 본 발명의 일 실시예에서는 스테이지(110)가 고정되고 헤드부(130)가 스테이지(110) 상부에서 왕복 이송되는 것으로 설명하였으나, 헤드부(130)가 고정되고 스테이지(110)가 헤드부(130)의 하부에서 이송되는 것으로 할 수도 있으며, 이러한 실시예의 경우에도 본 명세서의 개시범위에 포함된다.

또한, 상기 개시된 액정도포장치에는 젯팅헤드(132) 및 제1 카메라(133)가 다수개를 이루고 있으나, 각각 하나씩 구비된 경우도 본 명세서의 개시범위에 포함된다. 이 경우, 헤드부(130)에 의한 액정도포는 잉크젯 프린터의 인쇄방식과 같이 전후이송(X방향)과 함께 좌우이송(Y방향)이 병행되는 도포가 행해지게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액정도포장치에 의하면, 액정도포가 신속하게 이루어질 뿐 아니라 전 기판에 걸쳐 균일하고 정확한 양으로 제어되도록 할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

기판을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지와 상대운동을 하면서 상기 스테이지부 상의 기판에 액정을 도포하는 헤드부와, 상기 스테이지와 상기 헤드부를 상대운동시키는 구동부를 포함하는 액정도포장치에 있어서,

상기 헤드부에 의해 도포된 액정의 상태를 촬상하는 촬상장치와;

상기 촬상장치에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 도포된 액정의 적정여부를 판단하고, 상기 적정여부 판단에 기초하여 상기 상대운동의 속도를 조절하기 위해 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치.
제 1항에 있어서,

상기 촬상장치는 상기 헤드부에 장착되는 제1 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 기판과 나란히 배치되어 상기 스테이지에 의해 지지되며 테스트용 액정도포가 시행되는 퍼지플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치.
제 3항에 있어서,

상기 촬상장치는 상기 스테이지에 장착되어 상기 퍼지플레이트에 도포되는 액정의 상태를 촬상하는 제2 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치.
제 4항에 있어서,

상기 스테이지는, 상기 제2 카메라와 결합하여 상기 제2 카메라가 상기 퍼지플레이트를 따라 왕복이송될 수 있도록 하는 이송가이드와 상기 제2 카메라의 왕복이송을 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정도포장치.