상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스펜서의 액체 잔량 검출방법은, 액체를 소정 패턴으로 도포하는 디스펜서에 있어 액체의 잔량을 검출하는 방법으로서, (a) 액체가 완전히 충전된 완충 시린지와, 액체가 전혀 없는 빈 시린지 내로 일정한 압력을 갖는 가스를 각각 공급하기 시작하여 목표 압력에 도달하기까지 시간에 따른 가스 압력을 검출하는 과정에서, 설정된 시작 시점부터 기준 압력에 도달한 시점까지 소요된 시간을 각각 측정하는 단계; (b) 액체의 잔량을 검출하고자하는 검출대상 시린지 내로 상기 (a) 단계에서와 동일한 압력을 갖는 가스를 공급하기 시작하여 목표 압력에 도달하기까지 시간에 따른 가스 압력을 검출하는 과정에서, 상기 (a) 단계에서와 동일하게 설정된 시작 시점부터 기준 압력에 도달한 시점까지 소요된 시간을 측정하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간을 상기 (a) 단계에서 완충 시린지와 빈 시린지에 대해 각각 측정된 시간과 대비하여 액체의 잔량을 산출하는 단계;를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 잔량 검출방법이 적용되는 디스펜서에 대한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 디스펜서(100)는 각종 평판 디스플레이 패널을 제조함에 있어서 기판(10) 상에 액체를 소정 패턴으로 도포하는 것으로, 노즐(111)을 구비한다.
상기 노즐(111)은 기판(10)에 대해 상대 이동 가능하도록 마련된다. 이를 위해, 노즐(111)은 헤드 유닛(110)에 장착될 수 있다. 여기서, 헤드 유닛(110)은 프레임(101) 상에 일 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 헤드 지지부(102)에 지지가 될 수 있다. 또한, 헤드 유닛(110)은 헤드 지지부(102)의 이동 방향과 수직인 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치됨으로써, 헤드 유닛(110)에 장착된 노즐(111)이 기판(10)에 대해 상대 이동 가능할 수 있다.
이러한 노즐(111)은 전술한 바와 같이 기판(10)에 대해 상대 이동하면서, 실런트(sealant)나 액정과 같은 액체가 저장된 시린지(syringe, 112)로부터 액체를 공급받아 기판(10) 상에 토출한다. 상기 노즐(111)로부터의 액체 토출을 제어하기 위해, 노즐(111)과 시린지(112) 사이에서 토출 밸브(113)가 설치될 수 있다.
상기 토출 밸브(113)는 노즐(111)과 시린지(112) 사이에서 액체의 흐름을 개폐하는 역할을 한다. 즉, 토출 밸브(113)는 기판(10) 상에 액체를 토출시킬 필요가 없는 경우에는 노즐(111)로부터 액체가 토출되지 않게 막는 한편, 기판(10) 상에 액체를 토출시킬 필요가 있을 때에만 노즐(111)로부터 액체가 토출될 수 있게 개방하는 역할을 한다.
그리고, 상기 노즐(111)을 통해 액체가 토출될 수 있도록 액체에 토출력을 제공하는 정압공급수단이 구비될 수 있다. 상기 정압공급수단은 시린지(112) 내의 액체에 목표하는 압력 값으로 압력이 가해지도록 소정 압력을 갖는 가스를 공급할 수 있게 구성된다. 예컨대, 정압공급수단은 레귤레이터(regulator, 121)와, 가스공급 밸브(122), 및 압력 센서(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레귤레이터(121)는 공기나 질소 등과 같은 가스를 공급받아서 일정한 압력으로 조정하며, 압력 조정이 완료된 가스를 시린지(112) 측으로 공급하기 위한 것이다. 상기 가스공급 밸브(122)는 레귤레이터(121)와 시린지(112) 사이에서 레귤레이터(121)로부터 시린지(112)로 공급되는 가스 공급량을 제어하기 위한 것이다.
그리고, 압력 센서(123)는 시린지(112) 내의 압력을 측정하기 위한 것으로, 액체에 가해지는 압력을 간접적으로 측정할 수 있게 한다. 상기 압력 센서(123)는 레귤레이터(121)로부터 시린지(112)로 가스가 공급되어 시린지(112) 내의 압력이 점차 상승하는 과정에서 시린지(112) 내의 압력 값이 목표하는 압력 값에 도달하는지 여부를 감지함으로써, 가스공급 밸브(122)에 의한 가스 공급이 제어될 수 있게 한다.
상기와 같이 구성된 디스펜서(100)에 의해 액체가 토출되다 보면, 시린지(112) 내에 저장된 액체의 양이 점차 줄어들게 된다. 따라서, 도포 작업이 종료된 다음, 후속 도포 작업을 시작하기에 앞서 새로운 시린지의 교체나, 시린지(112) 내의 액체에 목표하는 압력 값으로 압력을 가하기 위해 공급되는 가스 공급량 설정 등을 위해, 시린지(112)에 남아있는 액체의 잔량을 검출할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체의 잔량을 검출하는 방법은 액체에 토출력을 가하는 정압공급수단에 의해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 이루어질 수 있 다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 S210 단계에서는, 완충 시린지와 빈 시린지의 각 경우에 대해 설정된 시작 시점(ST)부터 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간(FT)(ET)을 각각 측정한다. 여기서, 완충 시린지는 액체가 완전히 충전된 상태의 시린지에 해당하며, 빈 시린지는 액체가 전혀 없는 상태의 시린지에 해당한다.
구체적으로 설명하자면, 정압공급수단에 의하여 완충 시린지 내로 일정한 압력을 갖는 가스를 공급하기 시작하여 목표 압력(TP)에 도달할 때까지 시간에 따른 완충 시린지 내의 압력 변화를 검출한다. 시간에 따른 완충 시린지 내의 압력 변화는 도 3에 도시된 (ⅰ) 그래프에서처럼 시간에 따른 압력 데이터로 획득될 수 있다. 이렇게 시간에 따른 압력 데이터를 획득하는 과정에서, 설정된 시작 시점(ST)부터 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간(FT)을 측정하게 된다. 여기서, 설정된 시작 시점(ST)은 가스를 공급하기 시작한 시점에 해당하거나, 가스를 공급하기 시작한 시점으로부터 일정 시간 지난 시점에 해당할 수 있다.
이와 마찬가지로, 빈 시린지 내로 일정한 압력을 갖는 가스를 공급하기 시작하여 목표 압력(TP)에 도달할 때까지 시간에 따른 빈 시린지 내의 압력 변화를 검출한다. 이때, 빈 시린지 내로 공급되는 가스의 압력은 전술한 완충 시린지 내로 공급되는 가스의 압력과 동일하게 설정된다. 시간에 따른 빈 시린지 내의 압력 변화는 전술한 완충 시린지의 경우와 같이, 도 3에 도시된 (ⅱ) 그래프에서처럼 시간에 따른 압력 데이터로 획득될 수 있다. 이렇게 시간에 따른 압력 데이터를 획득 하는 과정에서, 설정된 시작 시점(ST)부터 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간(ET)을 측정하게 된다.
이러한 과정을 거쳐 빈 시린지에 대해 측정된 시간(ET)은 앞서 설명한 완충 시린지에 대해 측정된 시간(FT)과는 차이를 보이게 된다. 그 이유는, 빈 시린지는 액체가 전혀 없는 상태인 반면, 완충 시린지는 액체가 완전히 충전된 상태이므로, 빈 시린지의 경우가 완충 시린지의 경우보다 기준 압력(SP)에 도달하기까지 많은 시간이 소요되기 때문이다.
이처럼 완충 시린지와 빈 시린지의 각 경우에 대해 기준 압력(SP)에 도달하기까지 소요되는 시간(FT)(ET)을 미리 측정해 두는 것은, 후술하겠지만 검출대상 시린지 내에 있는 액체의 잔량을 산출하는데 이용하기 위함이다.
전술한 과정을 거쳐 완충 시린지와 빈 시린지의 각 경우에 대해 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간(FT)(ET)을 각각 측정해 둔 상태에서, S220 단계에서는, 액체의 잔량을 검출하고자하는 검출대상 시린지에 대해 설정된 시작 시점(ST)부터 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간을 측정한다. 이때, 완충 시린지와 빈 시린지의 각 경우에서와 동일한 방법으로 기준 압력(SP)에 도달하기까지 소요된 시간(CT)을 측정하게 된다.
즉, 검출대상 시린지 내로 일정한 압력을 갖는 가스를 공급하기 시작하여 목표 압력(TP)에 도달할 때까지 시간에 따른 검출대상 시린지 내의 압력 변화를 검출한다. 이때, 검출대상 시린지 내로 공급되는 가스의 압력은 전술한 완충 시린지와 빈 시린지 내로 공급되는 가스의 압력과 동일하게 설정된다. 시간에 따른 검출대 상 시린지 내의 압력 변화는 전술한 완충 시린지와 빈 시린지의 각 경우와 같이, 도 3에 도시된 (ⅲ) 그래프에서처럼 시간에 따른 압력 데이터로 획득될 수 있다. 이렇게 검출대상 시린지에 대해 시간에 따른 압력 데이터를 획득하는 과정에서, 설정된 시작 시점(ST)부터 기준 압력(SP)에 도달한 시점까지 소요된 시간(CT)을 측정하게 된다.
이러한 과정을 거쳐 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간(CT)은 빈 시린지에 대해 측정된 시간(ET)과 완충 시린지에 대해 측정된 시간(FT) 사이의 구간에 위치하게 된다. 이는 검출대상 시린지의 액체의 잔량 값이 완충 시린지의 액체의 최대 값과 빈 시린지의 액체의 최소 값 사이에 있으므로, 기준 압력에 도달하기까지 소요되는 시간(CT) 또한 빈 시린지에 대해 측정된 시간(ET)과 완충 시린지에 대해 측정된 시간(FT) 사이의 구간에 위치하게 되는 것이다.
상기와 같이 완충 시린지, 빈 시린지, 및 검출대상 시린지의 각 경우에 있어서, 시간(FT)(ET)(CT) 측정의 기준이 되는 기준 압력(SP)은 가스 공급과 압력 측정이 충분히 안정화된 시점에 상응하는 압력 값으로 설정될 필요가 있다. 이는 액체의 잔량을 더욱 정확하게 검출할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 바람직하게는, 기준 압력(SP)이 목표 압력(TP)의 90% 내지 100% 사이의 어느 한 값으로 설정될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 기준 압력(SP)이 목표 압력(TP)의 90%로 설정될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따르면, 정압공급수단에 의해 시린지 내로 일정한 압력의 가스를 공급하는 과정에서 측정된 압력 데이터를 근거로 하여 액체의 잔량을 검 출하게 되므로, 액체 수위를 검출하는 수단과 같은 별도의 액체 잔량을 검출하는 수단이 마련될 필요가 없다. 이에 따라, 추가적인 비용과, 액체 수위를 검출하는 수단의 장착에 따른 불편함이 발생하지 않을뿐더러, 액체 수위를 검출하는 수단이 잘못 장착됨으로 인해 액체의 잔량이 부정확하게 검출되는 것이 방지될 수 있는바, 종래에 비해 액체의 잔량을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
따라서, 새로운 시린지의 교체가 적절히 이루어질 수 있으므로, 도포 불량이 사전에 방지될 수 있을 뿐 아니라, 액체의 낭비가 방지될 수 있다. 또한, 검출된 액체 잔량 값과 실제로 남아 있는 액체 잔량 값 간에 차이가 최소화될 수 있으므로, 검출된 액체 잔량 값을 기준으로 가스 공급량을 설정하는 경우, 실제로 액체에 가해지는 압력과 목표 압력(TP)과의 차이가 최소화될 수 있다. 따라서, 액체가 설정된 양으로 일정하게 토출될 수 있으므로, 양질의 도포 작업이 수행될 수 있다.
전술한 바와 같은 과정을 거쳐 검출대상 시린지에 대해 기준 압력(SP)에 도달하기까지 소요된 시간(CT)을 측정한 다음, S230 단계에서는, 측정된 시간(CT)을 완충 시린지와 빈 시린지에 대해 각각 측정된 시간(FT)(ET)과 대비하여 액체의 잔량을 검출한다. 이때, 액체의 잔량(RQ)은 하기 수학식 1에 의해 산출됨으로써 검출될 수 있다.
여기서, ET는 빈 시린지에 대해 측정된 시간, FT는 완충 시린지에 대해 측정 된 시간, CT는 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간, TQ는 완충 시린지에 충전된 액체의 총량을 각각 나타낸다.
상기 수학식 1은 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간(CT)을 빈 시린지에 대해 측정된 시간(ET)과 완충 시린지에 대해 측정된 시간(FT)과 대비하여 어느 정도에 해당하는지 계산한 다음, 완충 시린지에 충전된 액체의 총량(TQ)과 곱하게 되면, 액체의 잔량(RQ)을 산출할 수 있음을 나타낸다.
예를 들어, 검출대상 시린지가 완충 시린지의 상태에 있는 경우, 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간(CT)은 완충 시린지에 대해 측정된 시간(FT)과 동일할 것이므로, 이를 수학식 1에 대입하면, 검출대상 시린지의 액체의 잔량(RQ)은 완충 시린지에 충전된 액체의 총량(TQ)과 동일한 값으로 계산됨을 확인해볼 수 있다. 만일, 검출대상 시린지 내의 액체의 양이 점차 감소하여 빈 시린지의 상태가 되면, 검출대상 시린지에 대해 측정된 시간(CT)은 빈 시린지에 대해 측정된 시간(ET)과 동일할 것이므로, 이를 수학식 1에 대입하면, 검출대상 시린지의 액체의 잔량은 O의 값을 갖게 됨을 확인해 볼 수 있다.
즉, 검출대상 시린지에 대해 기준 압력(SP)에 도달하기까지 소요된 시간(CT)을 측정하여 이를 수학식 1에 대입한다면, 액체의 잔량(RQ)을 산출하는 것이 가능해질 수 있는 것이다.