KR101099618B1 - 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치 - Google Patents

액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치를 개시한 것으로서, 액정 수용 부재를 헤드와 무게 측정 부재 사이로 이동시켜 헤드의 액정 토출량을 측정하는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 헤드의 액정 토출량 측정시 주변 기류에 의한 영향을 배제하여, 헤드의 액정 토출량의 측정 오차를 최소화함으로써, 액정 토출량 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
액정 잉크젯, 액정 토출량 측정, 기류

Description

액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치{UNIT OF MEASURING DISPENSION QUANTITY OF LIQUID CRYSTAL AND APPARATUS OF DISPENSING LIQUID CRYSTAL WITH THE SAME}
본 발명은 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크젯 방식으로 액정(Liquid Crystal)을 토출하는 헤드의 액정 토출량을 측정하는 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 이용하여 기판에 액정을 토출하는 장치에 관한 것이다.
최근에, 휴대 전화기, 휴대형 컴퓨터 등의 전자 기기의 표시부에 액정 표시 장치가 널리 이용되고 있다. 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 공통 전극 및 배향막이 형성된 컬러 필터 기판과; 박막트랜지스터(TFT), 화소 전극 및 배향막이 형성된 어레이 기판 사이에 액정층을 형성하여, 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률의 차이를 이용해 영상 효과를 얻는다.
컬러 필터 기판과 어레이 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법으로는 액정 주입 방법 또는 액정 적하 방법이 있다. 액정 주입 방법은 컬러 필터 기판과 어레이 기판을 일정 간격 이격시켜 합착하고, 그 사이 공간으로 액정을 주입하여 충전 하는 방법이다.
액정 적하 방법은 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판상의 실라인 영역에 실라인을 형성한 후 실라인에 의해 정의된 표시 영역 내에 액정을 적하하는 방법이다. 액정이 적하된 컬러 필터 기판과 어레이 기판은 얼라인된 후 적하된 액정이 전면에 고르게 퍼지도록 가압되며, 자외선(UV) 및 열처리 공정을 통해 씰 패턴을 경화시킴으로써 컬러 필터 기판과 어레이 기판이 합착된다.
본 발명은 헤드의 액정 토출량 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 토출량 측정 유닛은, 헤드의 액정 토출량을 측정하는 액정 토출량 측정 유닛에 있어서, 무게 측정 부재; 상기 무게 측정 부재에 놓이며, 상기 헤드로부터 토출되는 액정을 수용하는 액정 수용 부재; 및 상기 헤드의 액정 토출시, 상기 헤드와 상기 액정 수용 부재의 사이로 주변 기류가 유입되는 것을 차단하도록 상기 액정 수용 부재를 상기 무게 측정 부재와 상기 헤드 간에 이동시키는 이동 부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 액정 수용 부재는, 개방된 상부를 가지는 용기; 및 상기 용기의 바닥 벽으로부터 상기 개방된 상부를 향하는 방향으로 돌출되며, 상기 헤드에서 토출되는 액정의 흐름을 안내하는 유동 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유동 가이드는 위 방향으로 갈수록 점점 더 작아지는 단면을 가지고, 상기 헤드의 노즐 면의 길이 방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유동 가이드의 상기 단면은 삼각형 모양일 수 있으며, 상기 삼각형 모양의 상기 단면의 상단은 유선형일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 이동 부재는, 상기 용기가 삽입되는 홀이 관통 형성된 이동 플레이트; 및 상기 이동 플레이트를 승하강시키는 구동기를 포함하고, 상기 용기의 측벽에는 상기 홀에 걸리는 걸림턱이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 홀의 내주 면은 아래로 갈수록 작은 개구 면적을 가지도록 경사지게 형성되고, 상기 걸림턱의 하면은 상기 홀의 내주 면에 정합되는 경사면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 용기는 정전기를 방지하는 절연 재질로 구비될 수 있으며, 상기 용기의 측벽 상부면에는 실리콘 재질의 접촉부가 제공될 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 토출 장치는, 기판이 놓이며 제 1 방향으로 직선 이동 가능한 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛의 이동 경로 상부에 제공되며, 잉크젯 방식으로 상기 기판에 액정을 토출하는 복수 개의 헤드들; 상기 헤드들을 상기 제 1 방향, 그리고 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 이동시키는 이동 유닛; 및 상기 기판 지지 유닛의 일 측에 제공되며, 상기 헤드들의 액정 토출량을 측정하는 액정 토출량 측정 유닛을 포함하되, 상기 액정 토출량 측정 유닛은, 무게 측정 부재; 상기 무게 측정 부재에 놓이며, 상기 헤드로부터 토출되는 액정을 수용하는 액정 수용 부재; 및 상기 헤드의 액정 토출시, 상기 헤드와 상기 액정 수용 부재의 사이로 주변 기류가 유입되는 것 을 차단하도록 상기 액정 수용 부재를 상기 무게 측정 부재와 상기 헤드 간에 이동시키는 이동 부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 액정 수용 부재는, 개방된 상부를 가지는 용기; 및 상기 용기의 바닥 벽으로부터 상기 개방된 상부를 향하는 방향으로 돌출되며, 상기 헤드에서 토출되는 액정의 흐름을 안내하는 유동 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유동 가이드는 위 방향으로 갈수록 점점 더 작아지는 단면을 가지도록 경사지게 형성되고, 상기 헤드의 노즐 면의 길이 방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 이동 부재는, 상기 용기가 삽입되는 홀이 관통 형성된 이동 플레이트; 및 상기 이동 플레이트를 승하강시키는 구동기를 포함하고, 상기 용기의 측벽에는 상기 홀에 걸리는 걸림턱이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 홀의 내주 면은 아래로 갈수록 작은 개구 면적을 가지도록 경사지게 형성되고, 상기 걸림턱의 하면은 상기 홀의 내주 면에 정합되는 경사면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 용기는 정전기를 방지하는 절연 재질로 구비될 수 있으며, 상기 용기의 측벽 상부면에는 실리콘 재질의 접촉부가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 헤드의 액정 토출량 측정시 주변 기류에 의한 영향을 배 제할 수 있다.
그리고 본 발명에 의하면, 토출 액정이 수용되는 액정 수용 부재 내에서의 액정의 날림을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 헤드의 액정 토출량의 측정 오차를 최소화할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액정 토출량 측정 유닛과, 이를 구비한 액정 토출 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 잉크젯 방식 액정 도포 설비의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1의 액정 도포 설비(1)는 액적을 토출하는 잉크젯 방식으로 기판에 액정(Liquid Crystal)을 도포하는 설비이다.
기판은 액정 표시 패널의 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판일 수 있으며, 액정은 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전 면에 도포될 수 있다.
도 1을 참조하면, 액정 도포 설비(1)는 액정 토출부(10), 기판 이송부(20), 로딩부(30), 언로딩부(40), 액정 공급부(50), 그리고 메인 제어부(90)를 포함한다. 액정 토출부(10)와 기판 이송부(20)는 제 1 방향(Ⅰ)으로 일렬로 배치되고, 서로 간에 인접하게 위치할 수 있다. 액정 토출부(10)를 중심으로 기판 이송부(20)와 마주하는 위치에는 액정 공급부(50)와 메인 제어부(90)가 배치된다. 액정 공급부(50)와 메인 제어부(90)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 일렬 배치될 수 있다. 기판 이송부(20)를 중심으로 액정 토출부(10)와 마주하는 위치에 로딩부(30)와 언로딩부(40)가 배치된다. 로딩부(30)와 언로딩부(40)는 제 2 방향(Ⅱ)으로 일렬 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 방향(Ⅰ)은 액정 토출부(10)와 기판 이송부(20)의 배열 방향이고, 제 2 방향(Ⅱ)은 수평면 상에서 제 1 방향(Ⅰ)에 수직한 방향이고, 제 3 방향(Ⅲ)은 제 1 방향(Ⅰ)과 제 2 방향(Ⅱ)에 수직한 방향이다.
액정이 도포될 기판은 로딩부(30)로 반입된다. 기판 이송부(20)는 로딩부(30)에 반입된 기판을 액정 토출부(10)로 이송한다. 액정 토출부(10)는 액정 공급부(50)로부터 액정을 공급받고, 액적을 토출하는 잉크젯 방식으로 기판상에 액정을 토출한다. 액정 토출이 완료되면, 기판 이송부(20)는 액정 토출부(10)로부터 언로딩부(40)로 기판을 이송한다. 액정이 도포된 기판은 언로딩부(40)로부터 반출된다. 메인 제어부(90)는 액정 토출부(10), 기판 이송부(20), 로딩부(30), 언로딩 부(40), 그리고 액정 공급부(50)의 전반적인 동작을 제어한다.
도 2는 도 1의 액정 토출부의 사시도이고, 도 3은 도 1의 액정 토출부의 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 액정 토출부(10)는 베이스(B), 기판 지지 유닛(100), 갠트리(200), 갠트리 이동 유닛(300), 헤드들(400), 헤드 이동 유닛(500), 액정 공급 유닛(600), 헤드 제어 유닛(700), 액정 토출량 측정 유닛(800), 노즐 검사 유닛(900), 그리고 헤드 세정 유닛(1000)을 포함한다.
이하에서는 액정 토출부의 각각의 구성에 대해 상세히 설명한다.
( 기판 지지 유닛 )
베이스(B)는 일정한 두께를 가지는 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 베이스(B)의 상면에는 기판 지지 유닛(100)이 배치된다. 기판 지지 유닛(100)은 기판(S)이 놓이는 지지판(110)을 가진다. 지지판(110)은 사각형 형상의 판일 수 있다. 지지판(110)의 하면에는 회전 구동 부재(120)가 연결된다. 회전 구동 부재(120)는 회전 모터일 수 있다. 회전 구동 부재(120)는 지지판(100)에 수직한 회전 중심 축을 중심으로 지지판(110)을 회전시킨다.
지지판(110)이 회전 구동 부재(120)에 의해 회전되면, 기판(S)은 지지판(110)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 액정이 도포될 기판에 형성된 셀의 장변 방향이 제 2 방향(Ⅱ)을 향하는 경우, 회전 구동 부재(120)는 셀의 장변 방향이 제 1 방향(Ⅰ)을 향하도록 기판을 회전시킬 수 있다.
지지판(110)과 회전 구동 부재(120)는 직선 구동 부재(130)에 의해 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동될 수 있다. 직선 구동 부재(130)는 슬라이더(132)와 가이드 부재(134)를 포함한다. 회전 구동 부재(120)는 슬라이더(132)의 상면에 설치된다. 가이드 부재(134)는 베이스(B)의 상면 중심부에 제 1 방향(Ⅰ)으로 길게 연장된다. 슬라이더(132)에는 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있으며, 슬라이더(132)는 리니어 모터(미도시)에 의해 가이드 부재(134)를 따라 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동된다.
( 갠트리 )
갠트리(200)는 지지판(110)이 이동되는 경로의 상부에 제공된다. 갠트리(200)는 베이스(B)의 상면으로부터 위방향으로 이격 배치되며, 갠트리(200)는 길이 방향이 제 2 방향(Ⅱ)을 향하도록 배치된다. 헤드들(400)은 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리(200)에 결합된다. 헤드들(400)은 헤드 이동 유닛(500)에 의해 갠트리의 길이 방향, 즉 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동하고, 또한 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동될 수 있다.
( 갠트리 이동 유닛 )
갠트리 이동 유닛(300)은 갠트리(200)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동시키거나, 갠트리(200)의 길이 방향이 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향을 향하도록 갠트리(200)를 회전시킬 수 있다. 갠트리(200)의 회전에 의해, 헤드들(400)의 노즐들 (미도시)이 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향으로 정렬된다.
갠트리 이동 유닛(300)은, 이하에서 설명하는 바와 같이, 갠트리(200)의 일단을 회전 중심으로 하여 갠트리(200)의 타단을 회전시킬 수 있다. 이와 달리, 갠트리 이동 유닛(300)은 갠트리(200)의 센터를 회전 중심으로 하여 갠트리(200)를 회전시킬 수도 있다.
갠트리 구동 유닛(300) 제 1 구동 유닛(310)과 제 2 구동 유닛(320)을 포함한다. 제 1 구동 유닛(310)은 갠트리(200)의 일단에 제공되고, 제 2 구동 유닛(320)은 갠트리(200)의 타단에 제공된다.
도 4는 도 3의 제 1 구동 유닛을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 제 1 구동 유닛(310)은 갠트리(200)의 직선 이동시 갠트리(200)의 일단을 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동시키고, 갠트리(200)의 회전시 갠트리(200)의 회전 중심으로 동작한다.
제 1 구동 유닛(310)은 제 1 회전 지지 부재(314)와 제 1 직선 구동 부재(318)를 포함한다. 갠트리(200)의 일단 하면에는 연결 부재(312)가 결합되고, 연결 부재(312)의 하면에는 제 1 회전 지지 부재(314)가 결합된다. 제 1 회전 지지 부재(314)는 상부와 하부의 상대 회전이 가능한 베어링일 수 있다. 제 1 회전 지지 부재(314)의 하면에는 제 1 직선 구동 부재(318)가 결합된다. 제 1 직선 구동 부재(318)는 제 1 회전 지지 부재(314)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동시킨다. 제 1 회전 지지 부재(314)의 직선 이동에 의해, 그 상부에 순차적으로 결합된 연결 부 재(312)와 갠트리(200)의 일단이 직선 이동된다.
제 1 직선 구동 부재(318)는 가이드 레일(315)과 슬라이더(317)를 포함한다. 가이드 레일(315)은 길이 방향이 제 1 방향(Ⅰ)을 향하고, 기판 지지 유닛(100)의 가이드 부재(134)를 중심으로 베이스(B) 상면의 일측 가장자리부에 배치된다. 가이드 레일(315)에는 슬라이더(317)가 이동 가능하게 결합된다. 슬라이더(317)의 상면에는 제 1 회전 지지 부재(314)가 결합된다. 슬라이더(317)에는 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있다. 슬라이더(317)는 리니어 모터(미도시)의 구동력에 의해 가이드 레일(315)을 따라 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동한다.
도 5는 도 3의 제 2 구동 유닛을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제 2 구동 유닛(320)은 슬라이더(322), 제 2 회전 지지 부재(324), 그리고 제 2 직선 구동 부재(328)를 포함한다. 갠트리(200)의 타단측 하부에는 갠트리(200)의 길이 방향을 따라 가이드 레일(210)이 제공되고, 슬라이더(322)는 가이드 레일(210)에 의해 안내되어 직선 이동한다. 슬라이더(322)의 하단부에는 제 2 회전 지지 부재(324)가 결합된다. 제 2 회전 지지 부재(324)는 상부와 하부의 상대 회전이 가능한 베어링일 수 있다. 제 2 회전 지지 부재(324)의 하면에는 제 2 직선 구동 부재(328)가 결합된다. 제 2 직선 구동 부재(328)는 제 2 회전 지지 부재(324)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동시킨다.
제 2 직선 구동 부재(328)는 가이드 레일(325)과 슬라이더(327)를 포함한다. 가이드 레일(325)은 길이 방향이 제 1 방향(Ⅰ)을 향하고, 기판 지지 유닛(100)의 가이드 부재(134)를 중심으로 베이스(B) 상면의 타측 가장자리부에 배치된다. 가이드 레일(325)에는 슬라이더(327)가 이동 가능하게 결합된다. 슬라이더(327)의 상면에는 제 2 회전 지지 부재(324)가 결합된다. 슬라이더(327)에는 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있다. 슬라이더(327)는 리니어 모터(미도시)의 구동력에 의해 가이드 레일(325)을 따라 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동한다.
도 6은 갠트리의 회전 및 직선 이동 과정을 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5와, 도 6을 참조하면, 갠트리(200)는 제 1 구동 유닛(310)과 제 2 구동 유닛(320)에 의해 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향을 향하도록 회전되고, 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동될 수 있다.
제 1 구동 유닛(310)의 제 1 직선 구동 부재(318)가 고정된 상태에서 제 2 구동 유닛(320)의 제 2 직선 구동 부재(328)가 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동하면 갠트리(200)가 회전된다. 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 2 직선 구동 부재(328)의 슬라이더(327)가 리니어 모터(미도시)의 구동력에 의해 가이드 레일(325)을 따라 제 1 방향(Ⅰ)으로 이동한다. 이때, 갠트리(200)의 일단은 제 1 직선 구동 부재(318)가 구동되지 않으므로 제 1 방향(Ⅰ)으로의 이동이 없는 상태에서 제 1 회전 지지 부재(314)에 의해 회전된다.
제 2 직선 구동 부재(328)의 슬라이더(327)가 제 1 방향(Ⅰ)으로 이동함에 따라, 그 상부에 배치된 제 2 회전 지지 부재(324)가 가이드 레일(325)을 따라 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동한다. 동시에, 제 2 회전 지지 부재(324)의 상단에 결합 된 슬라이더(322)는 제 2 회전 지지 부재(324)의 상부와 하부 간의 상대 회전에 의해 회전되면서, 갠트리(200)에 제공된 가이드 레일(210)을 따라 갠트리(200)의 타단측으로 이동한다. 결과적으로, 갠트리(200)는 제 1 구동 유닛(310)의 지지 위치를 중심으로 회전하고, 제 2 구동 유닛(320)의 갠트리(200) 지지 위치는 타단의 바깥 쪽으로 이동한 상태가 된다. 이러한 동작을 통해, 갠트리(200)는 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향으로 회전될 수 있으며, 이에 따라 헤드들(400)이 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향으로 정렬된다.
이와 같이, 헤드들(400)이 제 1 방향(Ⅰ)에 경사진 방향으로 정렬되면, 액정이 도포될 기판(S)의 셀 피치 변화에 대응하여 유연성있게 액정 토출 피치를 조절할 수 있으며, 이를 통해 기판에 도포되는 액정의 막 균일도를 높일 수 있다.
갠트리(200)는 상기와 같은 방법에 의해 회전될 수 있으며, 갠트리(200)는 회전된 상태에서 제 1 직선 구동 부재(318)의 슬라이더(317)와 제 2 직선 구동 부재(328)의 슬라이더(327)에 의해 추가적으로 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동할 수 있다. 갠트리(200)의 일단은 제 1 직선 구동 부재(318)의 슬라이더(317)의 이동에 의해 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동되고, 갠트리(200)의 타단은 제 2 직선 구동 부재(328)의 슬라이더(327)의 이동에 의해 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동될 수 있다.
갠트리(200)가 고정되고 기판이 제 1 방향(Ⅰ)으로 이동하는 경우, 기판이 갠트리(200)의 일측에서 타측으로 이동되어야 하므로, 설비의 풋프린트(Footprint)가 증가될 수 있다. 그러나, 본 발명은, 기판을 고정시킨 상태에서 또는 기판의 직선 이동과 함께, 갠트리(200)를 제 1 방향(Ⅰ)으로 직선 이동할 수 있기 때문에, 설비의 풋프린트를 줄일 수 있다.
( 헤드 )
헤드들(400)은 기판에 액정의 액적을 토출한다. 헤드들(400)은 복수 개 제공될 수 있다. 본 실시 예에서는 3 개의 헤드(410,420,430)가 제공된 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 헤드들(400)은 제 2 방향(Ⅱ)으로 일렬로 나란하게 배열될 수 있으며, 갠트리(200)에 결합된다.
헤드들(400)의 저면에는 액정의 액적을 토출하는 복수 개의 노즐들(미도시)이 제공된다. 예를 들어, 각각의 헤드들에는 128 개 또는 256 개의 노즐들(미도시)이 제공될 수 있다. 노즐들(미도시)은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다. 노즐들(미도시)은 μg 단위의 양으로 액정을 토출할 수 있다.
종래의 씨린지(Syringe)를 이용한 포인트 도팅(Point Dotting) 방식의 경우, 액정의 토출 피치가 크고, 토출되는 액정의 양이 mg 단위이므로, 액정의 점성 유동 저항 때문에 기판상에 액정이 고르게 퍼지지 못하는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명은, 좁은 피치 간격을 가지는 다수의 노즐들(미도시)을 통해 μg 단위로 액정을 토출하므로, 액정의 점성 유동 저항에 불구하고 기판상에 보다 고르게 액정을 도포할 수 있다.
각각의 헤드들(400)에는 노즐들(미도시)에 대응하는 수만큼의 압전 소자가 제공될 수 있으며, 노즐들(미도시)의 액적 토출 량은 압전 소자들에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다.
( 헤드 이동 유닛 )
헤드 이동 유닛(500)은 개별 헤드들(400)에 각각 제공될 수 있다. 본 실시 예의 경우, 3 개의 헤드(410,420,430)가 제공된 예를 들어 설명하므로, 헤드 이동 유닛(500) 또한 헤드의 수에 대응하도록 3 개가 제공될 수 있다. 이와 달리 헤드 이동 유닛(500)은 1 개 제공될 수 있으며, 이 경우 헤드들(400)은 개별 이동이 아니라 일체로 이동될 수 있다.
도 7은 도 2 및 도 3의 헤드 이동 유닛의 측면을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 제 1 이동 유닛의 정면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 헤드 이동 유닛(500)은 제 1 이동 유닛(520)과 제 2 이동 유닛(540)을 포함한다. 제 1 이동 유닛(520)은 개별 헤드(410)를 갠트리의 길이 방향, 즉 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동시키고, 제 2 이동 유닛(540)은 개별 헤드(410)를 제 3 방향(Ⅲ)으로 직선 이동시킨다.
제 1 이동 유닛(520)은 가이드 레일들(522a,522b), 슬라이더들(524a, 524b), 그리고 이동 플레이트(526)를 포함한다. 가이드 레일들(522a,522b)은 제 2 방향(Ⅱ)으로 길게 연장되며, 갠트리(200)의 전면에 제 3 방향(Ⅲ)으로 이격 설치될 수 있다. 가이드 레일들(522a,522b)에는 슬라이더들(524a, 524b)이 이동 가능하게 결합되며, 슬라이더들(524a, 524b)에는 직선 구동기, 예를 들어 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있다. 이동 플레이트(526)는 슬라이더들(524a, 524b)에 결합된다. 이동 플레이트(526)의 상부 영역은 상부에 위치한 슬라이더(524a)에 결합되고, 이동 플레이트(526)의 하부 영역은 하부에 위치한 슬라이더(524b)에 결합된다. 이동 플레이트(526)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 리니어 모터(미도시)의 구동력에 의해 가이드 레일들(522a,522b)을 따라 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동한다. 이와 같이, 헤드(410,420,430)가 제 2 방향(Ⅱ)을 따라 개별 이동됨에 따라, 헤드(410,420,430) 간의 간격이 조절될 수 있다.
제 2 이동 유닛(540)은 가이드 부재(542), 슬라이더(544), 검출기(546), 제어기(548)를 포함한다. 가이드 부재(542)는 제 1 이동 유닛(520)의 이동 플레이트(526)에 결합되며, 슬라이더(544)의 제 3 방향(Ⅲ) 직선 이동을 안내한다. 슬라이더(544)는 가이드 부재(542)에 직선 이동 가능하게 결합되며, 슬라이더(544)에는 직선 구동기, 예를 들어 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있다. 헤드(410)는 슬라이더(544)에 결합되며, 슬라이더(544)의 제 3 방향(Ⅲ) 직선 이동에 의해 제 3 방향(Ⅲ)으로 이동된다.
검출기(546)는 갠트리(200)에 설치될 수 있으며, 헤드(410)와 기판(S) 사이의 간격을 검출한다. 검출기(546)는 레이저 센서일 수 있다. 제어기(548)는 검출기(546)의 검출 신호에 대응하는 제어 신호를 생성하고, 슬라이더(544)에 내장된 리니어 모터에 제어 신호를 전달하여 리니어 모터의 구동을 제어한다. 검출기(546)의 검출 결과에 따라 헤드(410)와 기판(S) 사이의 간격이 기설정된 기준치를 벗어나는 것으로 판단되면, 제어기(548)는 리니어 모터(미도시)의 구동을 제어하여 헤드(410)와 기판(S) 사이의 간격을 조절한다.
( 액정 공급 유닛 )
액정 공급 유닛(600)은 액정 공급 모듈(620)과 압력 조절 모듈(640)을 포함한다. 액정 공급 모듈(620)과 압력 조절 모듈(640)은 갠트리(200)에 결합될 수 있다. 액정 공급 모듈(620)은 액정 공급부(도 1의 도면 번호 50)로부터 액정을 공급받고, 액정을 개별 헤드(410,420,430)에 공급한다. 압력 조절 모듈(640)은 액정 공급 모듈(620)에 양압 또는 음압을 제공하여 액정 공급 모듈(620)의 압력을 조절한다.
도 9는 도 2 및 도 3의 액정 공급 유닛을 보여주는 도면이고, 도 10은 도 9의 제 1 기포 여과 부재의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 2와, 도 9 및 도 10을 참조하면, 액정 공급 모듈(620)은 갠트리(200)에 설치된다. 예를 들어, 액정 공급 모듈(620)은 갠트리(200) 상면 중심부에 설치될 수 있다. 헤드들(410,420,430)은 액정 공급 모듈(620)에 중앙 집중 방식으로 유체 연통(Fluid Communication)되도록 제공될 수 있다. 즉, 헤드들(410,420,430)은 하나의 액정 공급 모듈(620)로부터 액정을 공급받고, 하나의 액정 공급 모듈(620)을 통해 압력 조절이 가능하도록 제공될 수 있다.
액정 공급 모듈(620)은 액정 탱크(622)와, 제 1 기포 여과 부재(630)를 포함한다. 액정 탱크(622)는 액정 공급부(50)로부터 액정을 공급받아 저장하고, 헤드들(410,420,430)로 액정을 공급한다. 액정 탱크(622)는 통 형상으로 제공될 수 있으다. 액정 탱크(622)는 상하 방향으로 서로 마주보도록 이격된 상부 벽(622a) 및 하부 벽(622b), 그리고 상부 벽(622a)과 하부 벽(622b)의 가장자리를 연결하도록 상하 방향으로 연장된 측벽(622c)을 가진다.
액정 탱크(622)의 상부 벽(622a)에는 유입 포트(623), 회수 포트(624), 압력 조절 포트(625), 그리고 레벨 센싱 포트(626)가 제공된다. 유입 포트(623)에는 액정 공급부(50)의 액정 공급 부재(70)가 연결되고, 유입 포트(623)는 액정 공급 부재(70)로부터 액정을 공급받는 통로로 이용된다. 회수 포트(624)에는 액정 공급부(50)의 제 2 기포 회수 부재(80)가 연결되고, 회수 포트(624)는 액정 탱크(622) 내의 기포를 외부로 배출하는 통로로 이용된다. 압력 조절 포트(625)에는 압력 조절 모듈(640)이 연결되고, 압력 조절 포트(625)는 압력 조절 모듈(640)로부터 전달되거나 압력 조절 모듈(640)로 전달되는 기체의 통로로 이용된다. 레벨 센싱 포트(626)에는 액정 탱크(622) 내의 액정의 수위를 감지하는 레벨 센서(미도시)가 설치된다.
액정 탱크(622)의 하부 벽(622b)에는 액정 공급 포트들(627a,627b,627c)이 제공된다. 액정 공급 포트들(627a,627b,627c)들은 헤드(410,420,430)에 대응하는 수만큼 제공될 수 있다. 액정 공급 포트들(627a,627b,627c)은 헤드(410,420,430)로 액정을 공급하는 통로로 이용된다. 제 1 액정 공급 포트(627a)에는 제 1 액정 분배 라인(621a)의 일단이 연결되고, 제 1 액정 분배 라인(621a)의 타단은 제 1 헤드(410)에 연결된다. 제 2 액정 공급 포트(627b)에는 제 2 액정 분배 라인(621b)의 일단이 연결되고, 제 2 액정 분배 라인(621b)의 타단은 제 2 헤드(420)에 연결된다. 제 3 액정 공급 포트(627c)에는 제 3 액정 분배 라인(621c)의 일단이 연결되고, 제 3 액정 분배 라인(621c)의 타단은 제 3 헤드(430)에 연결된다.
액정 탱크(622)는 갠트리(200)에 착탈 가능하게 결합된다. 예를 들어, 액정 탱크(622)의 측벽(622c)의 외측 면에는 브라켓(628)이 결합되고, 브라켓(628)은 체결 나사(629)에 의해 갠트리(200)에 나사 결합될 수 있다.
제 1 기포 여과 부재(630)은 액정 탱크(622) 내에 설치된다. 제 1 기포 여과 부재(630)는 액정 공급부(50)의 액정 공급 부재(70)로부터 액정 탱크(622)로 공급되는 액정 내의 기포(Bubble)를 여과한다. 제 1 기포 여과 부재(630)는 판 형상을 가지고, 액정 탱크(622)의 내부 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하도록 횡 방향으로 배치된다. 제 1 기포 여과 부재(630)의 가장자리 측면은 액정 탱크(622)의 측벽(622c)의 내측 면과 접촉한다. 제 1 기포 여과 부재(630)에는 다수의 필터링 홀들(632)이 형성된다. 필터링 홀들(632)은 기포의 투과를 차단하도록 아래로 갈수록 개구 면적이 커지는 모세관 구조로 형성될 수 있다. 필터링 홀들(632)을 통해서는 액정의 액체 및 결정 성분만 투과되고, 기포는 투과되지 않는다. 액정의 액체 및 결정 성분은 필터링 홀들(632)의 상단(632a)으로부터 하단(632b)으로 투과될 수 있으며, 역으로 필터링 홀들(632)의 하단(632b)으로부터 상단(632a)으로 투과될 수도 있다.
압력 조절 모듈(640)은 갠트리(200)에 결합될 수 있다. 압력 조절 모듈(640)은 액정 공급 모듈(620)의 액정 탱크9622)에 양압 또는 음압을 제공한다. 예를 들어, 양압은 기체 압력일 수 있고, 음압은 진공 압력일 수 있다. 압력 조절 모듈(640)은 헤드 세정 유닛(1000)에서의 노즐 퍼징(Purging)을 위해 액정 공급 모듈(620)에 양압을 제공하고, 액정의 토출 공정이 진행되지 않는 동안 헤드들(400) 의 노즐들로부터 액정이 낙하하는 것을 방지하기 위해 액정 공급 모듈(620)에 음압을 제공한다. 액정 탱크(622)의 압력 조절 포트(625)에는 공압 라인(642)이 연결되며, 공압 라인(642)에는 액정 탱크(622)에 양압 또는 음압을 제공하는 압력 조절 부재(644)가 연결될 수 있다.
액정 공급부(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 액정 토출부(10)와는 별개로 제공될 수 있다. 액정 공급부(50)는 액정 공급원(52), 가압 부재(60), 액정 공급 부재(70), 그리고 기포 회수 부재(80)를 포함한다. 액정 공급원(52)은 예를 들어 통 형상으로 제공될 수 있으며, 액정 공급원(52) 내에는 액정이 채워져 있다. 가압 부재(60)는 액정 공급원(52)에 가스 압력을 작용시킨다. 액정 공급원(52) 내의 액정은 가압 부재(60)의 가스 압력에 의해 액정 공급 부재(70)를 통해 액정 탱크(622)로 전달된다.
액정 공급 부재(70)는 액정 공급 라인(72), 파티클 여과 부재(74), 제 2 기포 여과 부재(76)를 포함한다. 액정 공급 라인(72)의 일단은 액정 공급원(52)에 연결되고, 액정 공급 라인(72)의 타단은 액정 탱크(622)의 유입 포트(623)에 연결된다. 액정 공급 라인(72) 상에는 파티클 여과 부재(74)와 제 2 기포 여과 부재(76)가 배치된다. 파티클 여과 부재(74)는 액정 공급 라인(72)을 통해 액정 탱크(622)로 공급되는 액정의 파티클을 여과한다. 제 2 기포 여과 부재(76)는 액정 공급 라인(72)을 통해 액정 탱크(622)로 공급되는 액정의 기포를 여과한다.
기포 회수 부재(80)는 액정 탱크(622) 내의 제 1 기포 여과 부재(630)에 의 해 여과된 기포를 액정 탱크(622) 내의 상부 공간으로부터 액정 공급원(52)으로 회수한다. 기포 회수 부재(80)는 기포 회수 라인(82)과 배기 부재(84)를 포함한다. 기포 회수 라인(82)의 일단은 액정 공급원(52)에 연결되고, 기포 회수 라인(82)의 타단은 액정 탱크(622)의 상부 벽(622a)에 제공된 회수 포트(624)에 연결된다. 기포 회수 라인(82) 상에는 배기 부재(84)가 배치된다. 배기 부재(84)는 액정 탱크(622) 내의 기포 회수를 위해 액정 탱크(622)의 상부 공간에 음압을 제공한다.
이하에서는 액정 공급부(50)로부터 최종단인 헤드들(410,420,430)로 액정이 공급되는 과정을 설명한다.
가압 부재(60)가 액정 공급원(52)에 가스 압력을 제공한다. 가압 부재(60)의 가스 압력에 의해 액정 공급원(52) 내의 액정은 액정 공급 부재(70)를 통해 액정 탱크(622)로 전달된다. 이 과정에서, 파티클 여과 부재(74)는 액정의 파티클을 여과하고, 제 2 기포 여과 부재(76)는 액정의 기포를 여과한다.
액정 탱크(622)로 전달된 액정의 액체 및 결정 성분은 제 1 기포 여과 부재(630)를 투과하여, 액정 탱크(622)의 하부 공간에 채워진다. 이 과정에서 제 1 기포 여과 부재(630)는 액정의 기포를 여과한다.
상기의 과정을 통해, 액정이 액정 탱크(622) 내로 지속적으로 공급되며, 액정 탱크(622) 내의 액정의 수위는 올라간다. 액정이 수위가 올라가면서, 제 1 기포 여과 부재(630)에 의해 여과된 액정 탱크(622) 내의 기포는 액정 수위의 표면을 향해 위로 이동한다. 액정 수위가 일정 수위에 도달하면, 기포 회수 부재(80)의 배기 부재(84)가 액정 탱크(622)에 음압을 작용시키고, 음압에 의해 액정 탱크(622) 내의 기포가 회수된다. 기포 회수 부재(80)에 의해 회수된 기포는 다시 액정 공급원(52)으로 유입된다.
액정 탱크(622)의 하부 공간에는 기포가 여과된 액정이 채워진다. 기포가 여과된 액정은 제 1 내지 제 3 액정 공급 포트들(627a,627b,627c)과 제 1 내지 제 3 액정 분배 라인(621a,621b,621c)을 통해 제 1 내지 제 3 헤드(410,420,430)에 각각 공급된다.
이상에서 설명한 바와 같은 과정을 통해, 헤드들(410,420,430)로 공급되는 액정의 기포를 제거함으로써, 헤드들(410,420,430)의 노즐이 기포에 의해 막히는 현상을 최소화할 수 있다.
( 헤드 제어 유닛 )
헤드 제어 유닛(700)은 각각의 헤드들(410,420,430)의 액정 토출을 제어한다. 헤드 제어 유닛(700)은 헤드들(410,420,430)에 인접하게 액정 토출부(10) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 헤드 제어 유닛(700)은 갠트리(200)의 일단에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서는 헤드 제어 유닛(700)이 갠트리(200)의 일단에 배치된 경우를 예로 들어 설명하지만, 헤드 제어 유닛(700)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.
헤드 제어 유닛(700)은, 비록 도시되지는 않았지만, 각각의 헤드들(410,420,430)에 전기적으로 연결되고, 각각의 헤드들(410,420,430)로 제어 신호 를 인가한다. 각각의 헤드들(410,420,430)에는 노즐들(미도시)에 대응하는 수의 압전 소자(미도시)가 제공될 수 있으며, 헤드 제어 유닛(700)은 압전 소자들에 인가되는 전압을 제어하여 노즐들(미도시)의 액적 토출 량을 조절할 수 있다.
종래의 액정 도포 장치는, 헤드들을 제어하는 헤드 제어부가 헤드들과는 별도로 장치의 외부에 제공되거나, 장치 내에 제공되더라도 헤드들로부터 먼 거리에 제공되므로, 헤드 제어부로부터 헤드들로의 제어 신호의 전달시 노이즈(Noise)가 발생하여 제어 신호의 왜곡이 발생하는 문제점을 가지고 있었다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 헤드 제어 유닛(700)은 헤드들(410,420,430)이 결합되어 있는 갠트리(200) 상에 배치되므로, 헤드 제어 유닛(700)과 헤드들(410,420,430)을 연결하는 케이블의 길이가 짧아져, 헤드 제어 유닛(700)과 헤드들(410,420,430) 사이의 제어 신호 전달에 있어서 노이즈 발생에 의한 신호 왜곡을 최소화할 수 있다.
도 11은 도 2 및 도 3의 헤드 제어 유닛을 보여주는 도면이다. 그리고 도 12는 도 11의 제어 모듈의 사시도이고, 도 13은 도 12의 제어 모듈의 단면도이다. 도 11 내지 도 13을 참조하면, 헤드 제어 유닛(700)은 하우징(720)과 다수의 제어 모듈들(740a,740b,740c)을 포함한다. 하우징(720)은 갠트리(도 2의 도면 번호 200)의 일단 상면에 배치될 수 있다. 하우징(720)에는 다수의 제어 모듈들(740a,740b,740c)이 수용된다. 다수의 제어 모듈들(740a,740b,740c)은 헤드들(도 2의 도면 번호 410,420,430)을 각기 독립적으로 제어한다. 예를 들어, 제 1 제어 모듈(740a)은 제 1 헤드(410)를 제어하고, 제 2 제어 모듈(740b)은 제 2 헤드(420)를 제어하고, 제 3 제어 모듈(740c)은 제 3 헤드(430)를 제어한다.
각각의 제어 모듈들(740a,740b,740c)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제 1 제어 모듈(740a)을 예로 들어 설명한다. 제 1 제어 모듈(740a)은 제어 기판들(742)과 카세트(744)를 포함한다. 제어 기판들(742)은 제어 대상인 제 1 헤드(410)에 제공된 노즐들(미도시)의 액정 토출을 제어하기 위한 회로 기판일 수 있다. 제어 기판들(742)은 제 1 헤드(410)에 제공된 압전 소자들(미도시)에 인가되는 전압을 제어하여 노즐들(미도시)의 액적 토출 량을 조절할 수 있다.
제 1 헤드(410)에 제공된 노즐들은 그룹(Group)별로 구분되어 제어될 수 있으며, 제어 기판들(742)은 그룹의 수에 대응하는 개수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 헤드(410)에 256 개의 노즐이 제공된 경우, 256 개의 노즐이 하나의 그룹으로 제어되면 제어 기판(742)은 1 개 제공될 수 있고, 128 개의 노즐이 하나의 그룹으로 제어되면 제어 기판들(742)은 2 개 제공될 수 있으며, 64 개의 노즐이 하나의 그룹으로 제어되면 제어 기판들(742)은 4 개 제공될 수 있다. 또한, 256 개의 노즐들이 모두 개별 제어된다면, 제어 기판들(742)은 256 개 제공될 수 있다.
카세트(744)는 제어 기판들(742)을 수용하며, 하우징(720) 내에 제공된 프레임(722)에 슬라이딩 방식에 의해 이동되어 분리 및 삽입될 수 있다. 카세트(744)의 형상은 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 이하에서 설명하는 카세트(744)는 일 예에 불과하다. 카세트(744)는 평판 형상의 도어(745)를 가진다. 도어(745)의 일면, 즉 외측 면에는 손잡이부(745-1)가 제공되고, 도어(745)의 내측 면에는 기판 수용부(747)가 제공된다. 기판 수용부(747)는 측벽들(747a,747b)과 바닥벽(747c)을 가진다. 측벽들(747a,747b)은 도어(745) 내측면의 좌우 가장자리 영역에 수직하게 각각 배치되고, 바닥벽(747c)은 도어(745) 내측면의 하부 영역에 수직하게 각각 배치되며, 바닥벽(747c)은 측벽들(747a,747b)의 하단부에 연결된다. 측벽들(747a,747b)의 내측 면에는 상하 방향으로 복수 개의 슬롯들(749)이 형성되며, 슬롯들(749)에는 제어 기판들(742)이 수납된다.
제 1 헤드(410)를 제어하는 제어 기판들(742)은 하나의 카세트(744) 내에 수용되어 제 1 제어 모듈(740a)로 모듈화되고, 모듈화된 제 1 제어 모듈(740a)은 갠트리(200)에 배치된 하우징(720)에 수용된다. 제 2 제어 모듈(740b)과 제 3 제어 모듈(740c) 또한 하우징(720)에 수용된다.
이와 같이, 개별 헤드들(410,420,430)을 제어하는 제어 기판들(742)을 각각 하나의 제어 모듈들(740,740b,740c)로 모듈화함으로써, 헤드들(410,420,430)과 이에 연결된 헤드 제어 유닛(700)의 유지 보수가 용이해진다.
( 액정 토출량 측정 유닛 )
액정 토출량 측정 유닛(800)은 개별 헤드(410,420,430)의 액정 토출량을 측정한다. 구체적으로, 액정 토출량 측정 유닛(800)은 개별 헤드(410,420,430) 마다 전부의 노즐들(미도시)로부터 토출되는 액정 량을 측정한다. 개별 헤드(410,420,430)의 액정 토출량 측정을 통해, 개별 헤드(410,420,430)의 노즐들(미도시)의 이상 유무를 거시적으로 확인할 수 있다. 즉, 개별 헤드(410,420,430)의 액정 토출량이 기준치를 벗어나면, 노즐들(미도시) 중 적어도 하나에 이상이 있음을 알 수 있다.
액정 토출량 측정 유닛(800)은 베이스(B) 상의 기판 지지 유닛(100)의 일측에 배치될 수 있다. 액정 토출량 측정 유닛(800)은 제 1 내지 제 3 액정 토출량 측정 유닛(800a,800,800c)을 가질 수 있다. 제 1 액정 토출량 측정 유닛(800a)은 헤드(410)의 액정 토출량을 측정하고, 제 2 액정 토출량 측정 유닛(800b)은 헤드(420)의 액정 토출량을 측정하고, 제 3 액정 토출량 측정 유닛(800c)은 헤드(430)의 액정 토출량을 측정한다. 이와 달리 액정 토출량 측정 유닛(800)은 하나 제공될 수 있으며, 이 경우 액정 토출량 측정 유닛(800)은 순차적으로 개별 헤드(410,420,430)의 액정 토출량을 측정할 수 있다.
헤드들(410,420,430)은 갠트리 이동 유닛(300)과 헤드 이동 유닛(500)에 의해 제 1 방향(Ⅰ)과 제 2 방향(Ⅱ)으로 이동되어 액정 토출량 측정 유닛(800)의 상부에 위치할 수 있다. 헤드 이동 유닛(500)은 헤드들(410,420,430)을 제 3 방향(Ⅲ)으로 이동시켜 헤드들(410,420,430)과 액정 토출량 측정 유닛(800)과의 상하 방향 거리를 조절할 수 있다.
이하에서는 제 1 내지 제 3 액정 토출량 측정 유닛(800a,800,800c) 중 제 1 액정 토출량 측정 유닛(800a)을 예로 들어 설명한다. 도 14는 도 2 및 도 3의 액정 토출량 측정 유닛을 보여주는 도면이다. 도 15는 도 14의 액정 수용 부재의 평면도 이다. 도 16은 도 15의 A - A' 선에 따른 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 액정 토출량 측정 유닛(800)은 무게 측정 부재(820), 액정 수용 부재(840), 그리고 이동 부재(860)를 포함한다. 무게 측정 부재(820)는 액정 수용 부재(840)와, 액정 수용 부재(840)로 낙하된 액정의 무게를 측정한다. 무게 측정 부재(820)로는 μg 단위의 스케일(Scale)까지 측정 가능한 전자 저울이 사용될 수 있다.
액정 수용 부재(840)는 무게 측정 부재(820)에 놓이며, 헤드(410)로부터 토출되는 액정을 수용한다. 액정 수용 부재(840)는 용기(842)와 유동 가이드(844)를 포함한다. 용기(842)는 개방된 상부를 가지는 통 형상으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 용기(842)는 바닥 벽(842a)과, 바닥 벽(842a)의 가장자리 둘레로부터 위 방향으로 연장된 측벽(842b)을 가진다. 측벽(842b)의 외측 면에는 걸림턱(842c)이 제공된다. 걸림턱(842c)은, 액정 수용 부재(840)가 후술할 이동 플레이트()의 홀()에 삽입되어 승하강될 때, 이동 플레이트()에 대한 액정 수용 부재(840)의 상하 방향 위치를 고정시킨다. 걸림턱(842c)의 하면은 이동 플레이트()의 홀() 내주 면(경사면)에 정합되도록 경사지게 형성된다. 용기(842)는 정전기를 방지하는 절연 재질로 구비될 수 있으며, 예를 들어 세라믹 재질로 구비될 수 있다. 용기(842)의 측벽(842b) 상부면에는 실리콘 재질의 접촉부(843)가 제공된다. 접촉부(843)는, 헤드(410)의 액정 토출을 위해 용기(842)가 승강될 때, 헤드(410)의 노즐 면과 접촉한다.
유동 가이드(844)는 용기(842)의 바닥 벽(842a)으로부터 개방된 상부를 향하 는 방향으로 돌출되며, 헤드(410)에서 토출되는 액정의 흐름을 안내한다. 유동 가이드(844)는 위 방향으로 갈수록 점점 더 작아지는 단면을 가지고, 헤드(410)의 노즐 면의 길이 방향을 따라 길게 연장된다. 예를 들어, 유동 가이드(844)의 단면은 삼각형 모양일 수 있으며, 유동 가이드(844)의 상단은 유선 형상을 가질 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 헤드(410)로부터 토출된 액정은 유동 가이드(844)의 상단으로 떨어지고, 유동 가이드(844)의 경사면을 따라 아래로 흘러 내린다. 통상적으로, 액정은 μg 단위로 토출되므로, 공기 중에 쉽게 날릴 수 있다. 그러나, 액정이 유동 가이드(844)의 경사면을 따라 흘러 내리면, 이러한 액정의 날림 현상을 방지할 수 있다.
이동 부재(860)는 이동 플레이트(862)와, 구동기(864)를 포함한다. 이동 부재(864)는, 헤드(410)의 액정 토출 시, 헤드(410)와 액정 수용 부재(840)의 사이로 주변 기류가 유입되는 것을 차단하도록, 액정 수용 부재(840)를 상승시켜 접촉부(843)를 헤드(410)의 노즐 면에 접촉시킨다. 그리고, 이동 부재(860)는, 액정 토출량의 측정 시, 액정이 수용된 액정 수용 부재(840)를 하강시켜 무게 측정 부재(820) 상에 내려 놓는다.
이동 플레이트(862)는 무게 측정 부재(820)의 상부에 수평하게 배치된다. 이동 플레이트(862)에는 액정 수용 부재(840)의 용기(842)가 삽입되도록 홀(861)이 관통 형성된다. 홀(861)은 무게 측정 부재(820)의 중심에 정렬되도록 형성된다. 홀(861)은 개구 면적이 아래로 가면서 작아지도록 경사지게 형성된다. 이동 플레이트(862)의 승하강 시, 홀(861)의 경사진 내주 면은 용기(844)의 걸림턱(842c)의 경 사진 하면에 정합된다. 걸림턱(842c)의 경사진 하면이 홀(861)의 경사진 내주 면에 정합되면, 용기(842)가 무게 측정 부재(820)의 중심에 정렬된다.
구동기(864)는 이동 플레이트(862)를 승하강시킨다. 구동기(864)는 실린더와 같은 직선 구동 부재로 제공될 수 있으며, 실린더의 이송 축은 이동 플레이트(862)에 결합된다.
도 17은 액정 토출량 측정 유닛의 동작을 보여주는 도면이다. 도 14와 도 17을 참조하면, 액정 수용 부재(840)는 이동 플레이트(862)의 홀(861)에 삽입된 상태로 무게 측정 부재(820) 상에 놓인다. 이 상태에서, 구동기(864)가 이동 플레이트(862)를 승강시키면, 이동 플레이트(862)의 홀(861)에 형성된 경사면과 용기(842)의 걸림턱(842c)의 경사진 하면이 서로 정합되어, 용기(842)의 중심이 무게 측정 부재(820)의 중심에 정렬된다. 구동기(864)는, 용기(842) 상단의 접촉부(843)가 헤드(410)의 노즐 면에 접촉되도록, 이동 플레이트(862)를 추가로 상승시킨다. 헤드(410)의 노즐 면과 용기(842) 상단의 접촉부(843)가 접촉되면, 헤드(410)로부터 토출되는 액정이 주변 기류의 영향을 받지 않고 용기(842) 내로 낙하할 수 있다. 용기(842)로 낙하한 액정은 유동 가이드(844)의 경사면을 타고 흘러 내린다.
헤드(410)의 액정 토출이 완료되면, 구동기(864)는 이동 플레이트(862)를 하강시켜 용기(842)를 무게 측정 부재(820) 상에 내려 놓고, 추가적으로 이동 플레이트(862)를 아래로 하강시킨다. 무게 측정 부재(820)는 액정 수용 부재(840)의 무게와, 액정 수용 부재(840)에 수용된 액정의 무게가 합산된 무게를 측정한다. 측정 된 무게로부터 액정 수용 부재(840)의 무게를 차감하여 액정의 토출 량을 확인하고, 이에 따라 헤드(410)의 노즐들(미도시)의 이상 유무를 거시적으로 판단한다.
( 노즐 검사 유닛 )
노즐 검사 유닛(900)은 광학 검사를 통해 헤드들(410,420,430)에 제공된 개별 노즐의 이상 유무를 확인한다. 액정 토출량 측정 유닛(800)에서 거시적인 노즐의 이상 유무를 확인한 결과, 불특정의 노즐에 이상이 있는 것으로 판단된 경우, 노즐 검사 유닛(900)은 개별 노즐의 이상 유무를 확인하면서 노즐에 대한 전수 검사를 진행할 수 있다.
노즐 검사 유닛(900)은 베이스(B) 상의 기판 지지 유닛(100) 일측에 배치될 수 있다. 헤드들(410,420,430)은 갠트리 이동 유닛(300)과 헤드 이동 유닛(500)에 의해 제 1 방향(Ⅰ)과 제 2 방향(Ⅱ)으로 이동되어 노즐 검사 유닛(900)의 상부에 위치할 수 있다. 헤드 이동 유닛(500)은 헤드들(410,420,430)을 제 3 방향(Ⅲ)으로 이동시켜 헤드들(410,420,430)과 노즐 검사 유닛(900)과의 상하 방향 거리를 조절할 수 있다.
도 18은 도 2 및 도 3의 노즐 검사 유닛과 헤드 세정 유닛을 보여주는 도면이다. 도 18을 참조하면, 노즐 검사 유닛(900)은 제 1 노즐 검사 부재(920), 제 1 구동 부재(940), 제 2 노즐 검사 부재(960), 그리고 제 2 구동 부재(980)를 포함한다. 제 1 노즐 검사 부재(920)는 헤드(410,420,430)의 노즐들의 액정 토출 여부, 즉 노즐 막힘 여부를 검사한다. 제 1 구동 부재(940)는 제 1 노즐 검사 부재(920)를 노즐들의 정렬 방향으로 이동시킨다. 제 2 노즐 검사 부재(960)는 노즐들의 정렬 여부를 검사한다. 제 2 구동 부재(980)는 제 2 노즐 검사 부재(960)를 노즐들의 정렬 방향으로 이동시킨다. 도 18에서, 노즐들은 제 2 방향(Ⅱ)으로 정렬되어 있다.
제 1 노즐 검사 부재(920)는 배스(922), 발광부(924), 그리고 수광부(926)를 포함하다. 배스(922)는 개방된 상부를 가지는 통 형상으로 제공되며, 헤드(410,420,430)의 노즐들(미도시)로부터 토출되어 낙하하는 액정을 수용한다. 발광부(924)는 배스(922)의 상부 일측에 배치되고, 수광부(926)는 배스(922)의 상부 타측에 발광부(924)와 마주보도록 배치된다. 발광부(924)는 광 신호를 방출하고, 수광부(926)은 발광부(924)가 방출한 광 신호를 수광한다. 헤드(410,420,430)의 노즐들(미도시)로부터 토출되는 액정은 발광부(924)와 수광부(926) 사이의 영역을 통과하고, 수광부(926)로 수광되는 광량의 차이에 의해 액정의 낙하 여부가 감지될 수 있다. 액정이 정상적으로 낙하한 것으로 판단되면, 헤드(410,420,430)의 노즐들(미도시)의 막힘이 없는 것을 알 수 있다.
제 1 구동 부재(940)는 가이드 부재(942), 슬라이더(944), 그리고 구동기(946)를 포함한다. 가이드 부재(942)는 베이스(B)의 상면에 제 2 방향(Ⅱ)으로 연장된다. 슬라이더(944)에는 리니어 모터와 같은 구동기(946)가 내장될 수 있다. 슬라이더(944)는 구동기(946)에 의해 구동되고, 가이드 부재(942)를 따라 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동된다. 슬라이더(944)에는 배스(922)가 배치되며, 슬라이 더(944)의 제 2 방향(Ⅱ) 직선 이동에 의해 배스(922)가 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동된다.
제 2 노즐 검사 부재(960)는 프레임(962), 조명기(964), 그리고 촬영기(966)을 포함한다. 프레임(962)은 제 2 방향(Ⅱ)을 따라 제 1 노즐 검사 부재(920)의 배스(922)에 인접하게 배치될 수 있다. 프레임(962)에는 조명기(964)와 촬영기(966)가 배치된다. 조명기(964)는 검사되는 헤드(410,420,430)의 노즐면에 광을 조사하고, 촬영기(966)는 조명기(964)의 광이 조사되는 헤드(410,420,430)의 노즐면을 촬영하여 노즐들의 이미지를 획득한다. 획득된 이미지로부터 노즐들이 정위치에 정렬되어 있는가의 여부를 판단한다.
제 2 구동 부재(980)는 슬라이더(984)와, 구동기(986)를 포함한다. 슬라이더(984)에는 리니어 모터와 같은 구동기(986)가 내장될 수 있다. 슬라이더(984)는 구동기(986)에 의해 구동되고, 가이드 부재(942)를 따라 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동된다. 슬라이더(984)에는 제 2 노즐 검사 부재(960)의 프레임(962)이 배치되며, 슬라이더(984)의 제 2 방향(Ⅱ) 직선 이동에 의해 프레임(962), 조명기(964) 및 촬영기(966)가 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동된다.
종래에는, 노즐 검사 유닛이 고정되고, 헤드가 노즐 검사 유닛의 상부에서 제 2 방향(Ⅱ)으로 개별 이동되면서, 헤드의 노즐 막힘 또는 노즐 정렬 상태의 검사가 진행됐다. 하지만, 헤드가 개별 이동되는 구조에서는 헤드의 이동 거리가 제한될 수 있기 때문에, 종래의 구조에서는 노즐 검사가 제대로 진행될 수 없는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명은 노즐 검사 유닛(900)을 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동시키는 구조를 가지므로, 노즐 검사를 용이하게 진행할 수 있다.
상기의 예에서는, 제 1 노즐 검사 부재(920)와 제 2 노즐 검사 부재(960)가 독립적으로 구동되는 경우를 설명하였다. 그러나, 도 19에 도시된 바와 같이, 제 1 노즐 검사 부재(920)와 제 2 노즐 검사 부재(960)는 하나의 공통된 구동 부재(990)에 의해 제 2 방향(Ⅱ)으로 직선 이동될 수 있다.
( 헤드 세정 유닛 )
헤드 세정 유닛(1000)은 퍼징(Purging) 공정과 흡입(Suction) 공정을 진행한다. 퍼징(Purging) 공정은 헤드들(410,420,430)의 내부에 수용된 액정의 일부를 고압으로 분사하는 공정이다. 흡입(Suction) 공정은, 퍼징(Purging) 공정 후, 헤드들(410,420,430)의 노즐면에 잔류하는 액정을 흡입하여 제거하는 공정이다.
헤드 세정 유닛(1000)은 배스(922), 액정 흡입 부재(1020), 그리고 회수 부재(1040)를 포함한다. 헤드 세정 유닛(1000), 그리고 노즐 검사 유닛(900)의 제 1 노즐 검사 부재(940)는 하나의 배스(922)를 공통으로 사용할 수 있다. 이 경우,배스(922)는 헤드들(410,420,430)의 퍼징 공정 중 토출되는 액정을 수용할 수 있으며, 또한 헤드들(410,420,430)의 노즐의 액정 토출 여부, 즉 노즐 막힘 여부의 검사시 토출되는 액정을 수용할 수 있다.
액정 흡입 부재(1020)는 배스(922)의 외벽에 결합될 수 있으며, 헤드들(410,420,430)의 노즐면에 잔류하는 액정을 흡입하여 배스(922)로 유입시킨다.
회수 부재(1040)는 배스(922)로부터 배출되는 액정을 회수한다. 회수 부 재(1040)는 하우징(1042)과, 회수통(1044)를 포함한다. 하우징은(1042)은 배스(922)의 하부에 배치되며, 회수통(1044)를 수용하는 공간을 제공한다. 회수통(1044)은 하우징(1042)의 공간에 슬라이딩 방식에 의해 이동되어 분리 및 삽입되고, 배스(922)로부터 배출되는 액정을 회수한다. 회수된 액정은 재활용될 수 있다.
이와 같이, 헤드 세정 공정(퍼징 공정 및 흡입 공정)과 노즐 검사 공정(노즐 막힘 검사 공정)의 진행 중 헤드들(410,420,430)로부터 토출되거나 제거된 액정이 하나의 배스(922)로 수용된 후 회수통(1044)으로 회수되므로, 설비 사용의 효율성이 증대될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 잉크젯 방식 액정 도포 설비의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 액정 토출부의 사시도이다.
도 3은 도 1의 액정 토출부의 평면도이다.
도 4는 도 3의 제 1 구동 유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 제 2 구동 유닛을 보여주는 도면이다.
도 6은 갠트리의 직선 이동 및 회전 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2 및 도 3의 헤드 이동 유닛의 측면을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 제 1 이동 유닛의 정면도이다.
도 9는 도 2 및 도 3의 액정 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 제 1 기포 여과 부재의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 11은 도 2 및 도 3의 헤드 제어 유닛을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 제어 모듈의 사시도이다.
도 13은 도 12의 제어 모듈의 단면도이다.
도 14는 도 2 및 도 3의 액정 토출량 측정 유닛을 보여주는 도면이다.
도 15는 도 14의 액정 수용 부재의 평면도이다.
도 16은 도 15의 A - A' 선에 따른 단면도이다.
도 17은 액정 토출량 측정 유닛의 동작을 보여주는 도면이다.
도 18은 도 2 및 도 3의 노즐 검사 유닛과 헤드 세정 유닛을 보여주는 도면이다.
도 19는 노즐 검사 유닛과 헤드 세정 유닛의 다른 예를 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
B: 베이스 100: 기판 지지 유닛
200: 갠트리 300: 갠트리 이동 유닛
400: 헤드 500: 헤드 이동 유닛
600: 액정 공급 유닛 700: 헤드 제어 유닛
800: 액정 토출량 측정 유닛 900: 노즐 검사 유닛
1000: 헤드 세정 유닛

Claims (16)

  1. 헤드의 액정 토출량을 측정하는 액정 토출량 측정 유닛에 있어서,
    무게 측정 부재;
    상기 무게 측정 부재에 놓이며, 상기 헤드로부터 토출되는 액정을 수용하는 액정 수용 부재; 및
    상기 헤드의 액정 토출시, 상기 헤드와 상기 액정 수용 부재의 사이로 주변 기류가 유입되는 것을 차단하도록 상기 액정 수용 부재를 상기 무게 측정 부재와 상기 헤드 간에 이동시키는 이동 부재를 포함하고,
    상기 액정 수용 부재는,
    개방된 상부를 가지는 용기; 및
    상기 용기의 바닥 벽으로부터 상기 개방된 상부를 향하는 방향으로 돌출되며, 상기 헤드에서 토출되는 액정의 흐름을 안내하는 유동 가이드를 포함하는 액정 토출량 측정 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는 위 방향으로 갈수록 점점 더 작아지는 단면을 가지고, 상기 헤드의 노즐 면의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 액정 토출량 측정 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유동 가이드의 상기 단면은 삼각형 모양인 액정 토출량 측정 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 삼각형 모양의 상기 단면의 상단은 유선형인 액정 토출량 측정 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 부재는,
    상기 용기가 삽입되는 홀이 관통 형성된 이동 플레이트; 및
    상기 이동 플레이트를 승하강시키는 구동기를 포함하고,
    상기 용기의 측벽에는 상기 홀에 걸리는 걸림턱이 제공되는 액정 토출량 측정 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 홀의 내주 면은 아래로 갈수록 작은 개구 면적을 가지도록 경사지게 형성되고,
    상기 걸림턱의 하면은 상기 홀의 내주 면에 정합되는 경사면을 가지는 액정 토출량 측정 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 용기는 정전기를 방지하는 절연 재질로 구비되는 액정 토출량 측정 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 용기의 측벽 상부면에는 실리콘 재질의 접촉부가 제공되는 액정 토출량 측정 유닛.
  10. 기판이 놓이며 제 1 방향으로 직선 이동 가능한 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛의 이동 경로 상부에 제공되며, 잉크젯 방식으로 상기 기판에 액정을 토출하는 복수 개의 헤드들;
    상기 헤드들을 상기 제 1 방향, 그리고 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 이동시키는 이동 유닛; 및
    상기 기판 지지 유닛의 일 측에 제공되며, 상기 헤드들의 액정 토출량을 측정하는 액정 토출량 측정 유닛을 포함하되,
    상기 액정 토출량 측정 유닛은,
    무게 측정 부재;
    상기 무게 측정 부재에 놓이며, 상기 헤드로부터 토출되는 액정을 수용하는 액정 수용 부재; 및
    상기 헤드의 액정 토출시, 상기 헤드와 상기 액정 수용 부재의 사이로 주변 기류가 유입되는 것을 차단하도록 상기 액정 수용 부재를 상기 무게 측정 부재와 상기 헤드 간에 이동시키는 이동 부재를 포함하고,
    상기 액정 수용 부재는,
    개방된 상부를 가지는 용기; 및
    상기 용기의 바닥 벽으로부터 상기 개방된 상부를 향하는 방향으로 돌출되며, 상기 헤드에서 토출되는 액정의 흐름을 안내하는 유동 가이드를 포함하는 액정 토출 장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는 위 방향으로 갈수록 점점 더 작아지는 단면을 가지도록 경사지게 형성되고, 상기 헤드의 노즐 면의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 액정 토출 장치.
  13. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 부재는,
    상기 용기가 삽입되는 홀이 관통 형성된 이동 플레이트; 및
    상기 이동 플레이트를 승하강시키는 구동기를 포함하고,
    상기 용기의 측벽에는 상기 홀에 걸리는 걸림턱이 제공되는 액정 토출 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 홀의 내주 면은 아래로 갈수록 작은 개구 면적을 가지도록 경사지게 형성되고,
    상기 걸림턱의 하면은 상기 홀의 내주 면에 정합되는 경사면을 가지는 액정 토출 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 용기는 정전기를 방지하는 절연 재질로 구비되는 액정 토출 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 용기의 측벽 상부면에는 실리콘 재질의 접촉부가 제공되는 액정 토출 장치.
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