KR101201408B1

KR101201408B1 - 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치

Info

Publication number: KR101201408B1
Application number: KR1020100056103A
Authority: KR
Inventors: 최인규; 김규완; 이용
Original assignee: 에이피시스템 주식회사
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2012-11-14
Also published as: TWI449987B; CN102279489B; CN102279489A; TW201144896A; KR20110136236A

Abstract

본 발명은 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 관한 것이다. 특히, 기판에 정량의 액상 원료를 신속하게 적하시킬 수 있는 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 원료 적하 유닛은 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 저장 용기와, 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 상기 직선 구동의 변위값에 따라 상기 내부 공간을 가변시켜 상기 저장 용기의 외부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단 및 상기 토출된 원료를 공급받아 기판에 적하시키는 노즐 수단을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 원료 적하 장치는 기판이 안착되는 안착 유닛과, 상기 기판에 원료를 적하시키는 적어도 하나의 원료 적하 유닛과, 상기 안착 유닛과 상기 원료 적하 유닛 중 적어도 하나를 수평 이동 및 수직 이동시키는 이동 유닛 및 상기 안착 유닛, 상기 원료 적하 유닛 및 상기 이동 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 원료 적하 유닛은 상기 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 저장 용기와, 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 상기 직선 구동의 변위값에 따라 상기 내부 공간을 가변시켜 상기 저장 용기의 외부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단 및 상기 토출된 원료를 공급받아 상기 기판에 적하시키는 노즐 수단을 포함한다.

Description

원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치{Unit for dropping liquefied material and apparatus for dropping liquefied material with it}

본 발명은 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 관한 것이다. 특히, 기판에 정량의 액상 원료를 신속하게 적하시킬 수 있는 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 분자의 광학적 이방성 및 편광판의 편광 특성을 이용하여 광원으로부터 입사되는 광의 투과량을 조절하여 화상을 구현하는 디스플레이 소자이다. 이러한 액정 표시 장치는 경량박형, 고해상도, 대화면화를 실현할 수 있고, 소비 전력이 작아 최근 그 응용 범위가 급속도로 확대되고 있다.

액정 표시 장치는 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 공통 전극 등이 형성되는 상부 기판과, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT), 화소 전극 등이 형성되는 하부 기판 및 상기의 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 공통 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 전계에 의해 액정층이 구동되어 광의 투과율이 제어됨으로써 화상이 표시된다.

액정 표시 장치에 액정층을 형성하는 여러 가지 방식 중의 하나로서 액정(液晶) 적하(滴下) 방식이 있다. 액정 적하 방식이란, 실런트(sealant)에 의해 한정되는 기판 상의 공간에 액정을 적하('방울지게 떨어뜨림')하여 액정층을 형성한 후, 두 기판을 합착하고 실런트를 경화시켜 접합하는 방식이다. 이러한 액정 적하 방식으로 기판에 액정층을 형성하기 위해 액정 등의 액상 원료를 적하시키는 장치가 이용되고 있다.

종래의 원료 적하 장치에 관해 살펴보면, 액정이 저장되는 용기로서 실린지(syringe)와, 실린지로부터 액정을 공급받아 기판으로 적하시키는 노즐(nozzle)을 포함하고, 실린지에 저장되는 액정을 노즐로 토출시키기 위한 토출 수단으로서 로터리 모터(rotary motor)와, 로터리 모터에 맞물려 회전하는 볼스크류(ball screw)가 주로 사용되었다. 로터리 모터가 회전하면 로터리 모터에서 제공되는 회전력이 볼스크류에 전달되고, 일단이 실린지와 연결되는 볼스크류가 회전하면서 실린지의 내부가 축소되도록 밀어 올려 실린지에 저장되는 액정을 외부로 토출시킨다.

그런데, 종래의 원료 적하 장치는 로터리 모터의 회전 구동 과정에서 로터리 모터와 볼스크류에 백래쉬(backlash)가 발생하여 구동 오차, 즉 실린지의 밀림 정도가 정확하지 않은 문제점이 있었다. 따라서, 실린지에서 토출되는 액정의 양이 정확하게 제어되지 않아 노즐을 통해 액정이 적하될 때 기판 상에 액정의 적하량이 부족해지는 등의 문제점이 있었다. 즉, 기판에 액정층을 형성하는 과정에서 불량률이 증가하여 액정 표시 장치를 제조하는 공정에서 생산 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 원료 적하 장치에서는 액정을 노즐을 통해 적하시키기 위해서 로터리 모터의 회전력이 볼스크류의 회전력으로 전환되고, 볼스크류의 회전력에 의해 실린지의 일부가 직선 구동한다. 즉, 종래에는 구동력의 전달 과정이 다단계로 이루어져 액정의 토출량을 정확하게 제어하기 어렵고, 액정의 적하 속도가 느려지는 문제점이 있었다. 따라서, 기판에 액정층을 형성하는데 소요되는 시간이 늘어나 액정 표시 장치를 제조하는 공정에서 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치를 제공한다.

본 발명은 기판에 정량의 액상 원료를 신속하게 적하시킬 수 있는 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 원료 적하 유닛은 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 저장 용기와, 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 상기 직선 구동의 변위값에 따라 상기 내부 공간을 가변시켜 상기 저장 용기의 외부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단 및 상기 토출된 원료를 공급받아 기판에 적하시키는 노즐 수단을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 원료 적하 장치는 기판이 안착되는 안착 유닛과, 상기 기판에 원료를 적하시키는 적어도 하나의 원료 적하 유닛과, 상기 안착 유닛과 상기 원료 적하 유닛 중 적어도 하나를 수평 이동 및 수직 이동시키는 이동 유닛 및 상기 안착 유닛, 상기 원료 적하 유닛 및 상기 이동 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 원료 적하 유닛은 상기 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 저장 용기와, 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 상기 직선 구동의 변위값에 따라 상기 내부 공간을 가변시켜 상기 저장 용기의 외부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단 및 상기 토출된 원료를 공급받아 상기 기판에 적하시키는 노즐 수단을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 의하면 원료가 저장되는 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 직선 구동된 변위값만큼 저장 용기의 내부 공간을 가변시키는 토출 수단을 구비하여 저장 용기로부터 정량의 원료를 토출시킬 수 있다. 따라서, 저장 용기로부터 노즐로 공급되어 기판에 적하되는 원료의 양을 정확하게 제어할 수 있어서 원료 적하량의 부족에 따른 불량을 방지하고, 액정 표시 장치의 제조 시 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 토출 수단의 직선 구동에 의해 저장 용기의 내부 공간이 바로 연동되어 가변되도록 함으로써 토출 수단의 구동력이 별도의 전화 과정을 거치지 않고 저장 용기의 내부 공간을 확장 또는 축소시키기 위한 구동력으로 사용된다. 따라서, 원료가 저장 용기로부터 토출되는 시간을 단축시킬 수 있으며, 노즐을 통해 원료의 적하 속도를 향상시켜 기판에 액정층을 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 액정 표시 장치의 제조 시 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 유닛의 일측면도.
도 2는 도 1에 도시된 원료 적하 유닛에서 액정이 토출되는 구동 상태도.
도 3은 도 1에 도시된 원료 적하 유닛에서 액정이 채워지는 구동 상태도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 장치의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 원료 적하 장치의 개략적인 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살펴보기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 유닛의 일측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원료 적하 유닛에서 액정이 토출되는 구동 상태도이고, 도 3은 도 1에 도시된 원료 적하 유닛에서 액정이 채워지는 구동 상태도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 장치의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 변형예에 따른 원료 적하 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 유닛(100)은 기판(substrate; 10)의 일면에 액정층을 형성하기 위한 수단으로서 액정(liquid crystal; L)이 저장되는 내부 공간(S_in)을 제공하는 저장 용기(110)와, 저장 용기(110)의 길이 방향 또는 연장 방향(z방향)을 따라 직선 구동되고, 직선 구동의 변위값(△x)에 따라 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)을 가변시켜 저장 용기(110)의 외부로 액정(L)을 토출시키는 토출 수단(120) 및 저장 용기(110)로부터 토출된 액정(L)을 공급받아 기판(10)에 적하(滴下)시키는 노즐 수단(130)을 포함한다. 또한, 저장 용기(110)와 노즐 수단(130) 사이에는 저장 용기(110)로부터 토출된 액정(L)을 노즐 수단(130)으로 이송하기 위한 원료 토출관(142)이 구비되고, 원료 토출관(142)의 경로 상에는 유로 전환 밸브(140)가 구비된다. 한편, 유로 전환 밸브(140)의 일측에는 원료 공급관(144)을 통해 원료 공급 수단(150)이 연결되어 저장 용기(110)에 액정(L)을 채워 넣을 수 있다. 즉, 기판(10)에 액정층을 형성하기 위해 기판(10)으로 적하되는 액정(L)은 원료 공급 수단(150)에서 원료 공급관(144) 및 유로 전환 밸브(144)를 거쳐 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)에 채워진다.

저장 용기(110)는 지면에 대하여 수직으로 세워져 기판(10)의 상측에 이격되는 수직 플레이트(20)의 일측면에 설치된다. 이러한 저장 용기(110)는 내부 공간(S_in)에 채워진 액정(L)을 외부로 토출시키기 위해 내부 공간(S_in)이 가변되는 구조로 형성되며, 이를 위해 저장 용기(110)는 액정(L)이 저장되는 내부 공간(S_in)이 내측에 형성되고, 내부 공간(S_in)과 연통되도록 상하 양단부(113a, 113b)가 개방되는 용기 몸체(112)와, 용기 몸체(112)의 개방된 하단부(113b)에 삽입되고, 토출 수단(120)의 직선 구동과 연동하도록 연결되어 용기 몸체(112)의 내부 공간(S_in)이 확장 또는 축소되도록 직선 구동되는 추진 몸체(114)를 포함한다. 즉, 저장 용기(110)로서 공지된 기술인 주사기 또는 실린지(syringe)를 적용할 수 있다. 여기서, 용기 몸체(112)가 지면에 대하여 수직으로 세워져 설치되기 때문에 용기 몸체(112)의 개방된 양단부를 상단부(113a) 및 하단부(113b)로 구분한다. 용기 몸체(112)의 개방된 하단부(113b)는 추진 몸체(114)가 삽입되는 통로로 사용되고, 용기 몸체(112)의 개방된 상단부(113a)는 액정(L)의 토출 통로로 사용된다.

용기 몸체(112)는 내부 공간(S_in)에 저장되는 액정(L)의 양을 작업자가 직접 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 유리 또는 투명한 강화 플라스틱 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 용기 몸체(112)에는 길이 방향(z방향)을 따라 원통 형상의 내부 공간(S_in)이 형성되고, 이러한 내부 공간(S_in)에 삽입되는 추진 몸체(114)의 일단부, 즉 상단부는 용기 몸체(112)의 내경(r₁)과 동일한 크기의 외경(r₂)을 갖는 원통 형상을 갖는다. 물론, 용기 몸체(112)에 형성되는 내부 공간(S_in)의 수평 단면의 형상이 원형 이외에도 타원형, 다각형 등으로 변형되는 경우, 추진 몸체(114)의 상단부의 수평 단면의 형상도 이에 대응하여 타원형, 다각형 등으로 변형될 수 있다. 또한, 미도시되었지만 추진 몸체(114) 상단부의 외주면에 누수방지재를 코팅 또는 부착하여 액정(L)이 추진 몸체(114)를 통해 누수되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 추진 몸체(114)의 하단부는 토출 수단(120)에 직접 연결되기 때문에 추진 몸체(114)의 직선 구동에 따른 변위값(△x)은 토출 수단(120)의 직선 구동에 따른 변위값(△x)과 동일한 값을 갖는다. (여기서, 직선 구동에 따른 변위값(△x)에 대해서는 후술되는 내용에서 보다 상세히 살펴보기로 한다.)

추진 몸체(114)의 직선 구동에 따른 변위값(△x)에 따라 토출되는 액정(L)의 양을 다르게 하기 위해 용기 몸체(112)의 내경(r₁) 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 용기 몸체(112)의 내경(r₁)의 크기를 4.8㎜, 6.0㎜, 7.28㎜ 등으로 변경시켜 동일한 변위값(△x)에 대해서 액정(L)의 토출량을 1.0㏄, 1.8㏄, 2.5㏄ 등으로 증가시킬 수 있다.

위와 같은 저장 용기(110)에 채워진 액정(L)을 외부로 토출시켜 노즐 수단(130)으로 공급하는 토출 수단(120)은 수직 플레이트(20)의 일측면에 설치되어 저장 용기(110)의 길이 방향(z방향)을 따라 상하로 직선 구동하고, 이를 통해 저장 용기(110)에서 추진 몸체(114)의 삽입 정도를 조절한다. 즉, 토출 수단(120)이 상측으로 직선 구동하여 추진 몸체(114)의 삽입 정도가 커지면 용기 몸체(112)의 내부 공간(S_in)이 축소되어 내부 공간(S_in)에 저장된 액정(L)이 용기 몸체(112)의 개방된 상단부(113a)를 통해 외부로 토출된다. 이때, 용기 몸체(112)의 내부 공간(S_in)이 축소된 부피만큼 액정(L)이 토출되기 때문에 토출 수단(120)의 구동 변위값(△x)을 미세하게 조절함으로써 액정(L)의 토출량을 정확하게 조절할 수 있다.

본 실시예에서 토출 수단(120)은 저장 용기(110)의 일측에서 저장 용기(110)의 길이 방향(z방향)과 평행한 방향으로 설치되는 LM 가이드(LM guide; 122)와, LM 가이드(122)에 탑재되어 직선 구동되는 적어도 하나의 리니어 서보 모터(linear servo motor; 124)와, LM 가이드(122)의 설치 방향(z방향)을 따라 LM 가이드(122)의 일측에 구비되어 리니어 서보 모터(124)의 직선 구동에 따른 변위값(△x)을 측정하는 리니어 엔코더(linear encoder; 126) 및 리니어 서보 모터(124)에 구동력을 제공하는 구동력 공급 수단(128)을 포함한다. 본 실시예에서는 회전 구동되는 로터리 모터와 볼스크류를 사용하지 않기 때문에 백래쉬(backlash)가 발생되지 않아 리니어 서보 모터(124)의 구동 오차를 방지할 수 있다. 즉, LM 가이드(122) 상에서 리니어 서보 모터(124)가 직선 구동한 변위값(△x)만큼 추진 몸체(114)가 직선 구동한다. 따라서, 액정(L)의 토출 속도를 향상시켜 기판(10)에 대한 액정(L)의 적하 속도를 향상시킬 수 있다. (여기서, 액정(L)의 적하 속도는 단위시간 당 방울 단위의 액정(L)이 적하되는 횟수를 의미한다.)

리니어 엔코더(126)는 리니어 서보 모터(124)의 직선 구동 거리를 측정하는 센서 수단이다. 본 실시예에서 리니어 엔코더(126)는 용기 몸체(112)의 개방된 하단부(113b)에 추진 몸체(114)가 삽입될 때의 위치를 리니어 서보 모터(124)의 변위값(△x)을 측정하기 위한 기준 위치(x₀)로 인식한다. (여기서, 기준 위치(x₀)는 작업자가의 설정에 의해 달라질 수 있음은 물론이다.) 리니어 서보 모터(124)가 구동력을 공급받아 상측 방향(z방향)으로 직선 구동되면, 리니어 엔코더(126)는 리니어 서보 모터(124)가 직선 구동 후의 위치를 측정 위치(x₁)로 인식한다. 또한, 측정 위치(x₁)와 기준 위치(x₀)의 거리차(│x₁ - x₀│)를 리니어 서보 모터(124)의 직선 구동의 변위값(△x)으로 산출한다. 본 실시예에서 리니어 엔코더(126)는 변위값(△x)을 0.1㎛ 단위로 측정할 수 있다. 예를 들어, 내경(r₁) 크기가 4.8㎜인 저장 용기(110)를 사용하여 리니어 서보 모터(124)의 변위값(△x)이 30㎛ 되도록 직선 구동하는 경우 저장 용기(110)에서는 0.5㎎의 양의 액정(L)이 토출된다.

위와 같이 리니어 서보 모터(124)의 변위값(△x)에 따른 액정(L)의 토출량을 기준으로 기판(10)에 액정층을 형성하기 전 10회 내지 100회에 걸쳐 리니어 엔코더(126)에서 인식한 변위값(△x)을 기초로 액정(L)의 토출 무게를 실제로 측정하여 액정(L)의 토출량이 오차 범위 ±0.2% 내에 들어오면 공정을 개시함으로써 정량의 액정(L)을 기판(10)에 적하시킬 수 있다. 만약, 액정(L)의 토출 무게가 오차 범위를 벗어나게 되면 리니어 서보 모터(124) 및 리니어 엔코더(126)를 재조정하는 보정이 이루어진다.

리니어 서보 모터(124)는 LM 가이드(122) 상에 복수 개가 탑재될 수 있으며, 이들은 탑재 플레이트(30)를 통해 일체형으로 이루어질 수 있다. 이처럼 리니어 서보 모터(124)를 복수 개 사용함으로써 어느 하나의 리니어 서보 모터(124)에 고장이 발생한 경우에도 나머지 다른 리니어 서보 모터(124')를 통해 정량의 액정(L)을 토출시킬 수 있다.

리니어 서보 모터(124)와 추진 몸체(114)는 연결 프레임(40)을 통해 직접 연결되어 리니어 서보 모터(124)가 직선 구동되는 변위값(△x)만큼 추진 몸체(114)가 용기 몸체(112)의 내부에서 직선 구동된다. 즉, 리니어 서보 모터(124)의 제어를 통해 추진 몸체(114)의 직선 구동을 정밀하게 위치 제어할 수 있다.

수직 플레이트(20)의 일측면에서 LM 가이드(122)의 일측에는 리니어 서보 모터(124)를 구동시키기 위해 구동력을 제공하는 구동력 공급 수단(128)이 설치된다. 본 실시예에서는 리니어 서보 모터(124)를 구동시키기 위한 구동력으로서 선형 자기력(linear magnet)을 제공한다. 여기서, 선형 자기력은 LM 가이드(122)에 탑재된 리니어 서보 모터(124)가 상하 방향(z방향)으로 직선 구동할 때 리니어 서보 모터(124)의 위치 변화에 관계없이 동일한 크기의 자기력이 LM 가이드(122)의 길이 방향(z방향)을 따라 가해지는 것을 의미한다.

상기의 내용과 같이 토출 수단(120)의 구동에 의해 저장 용기(110)에 저장된 액정(L)이 토출되면, 토출된 액정(L)은 저장 용기(110)의 개방된 상단부(113a)에 연결된 원료 토출관(142)을 통해 노즐 수단(130)으로 공급된다. 노즐 수단(130)은 수직 플레이트(20)의 하단부에 결합되며, 공급된 액정(L)을 기판(10)의 상측에서 이격된 상태로 적하시키는 노즐(132)을 포함한다. 노즐(132)은 상측에서 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 테이퍼(taper) 형상으로 이루어지며, 수직 플레이트(20)에서 교체가 용이하도록 결합되어 노즐(132)의 내경을 다르게 조절할 수 있다.

원료 토출관(142)의 경로 상에는 유로 전환 밸브(140)가 구비되며, 이에 관해서는 원료 적하 유닛(100)을 포함하는 원료 적하 장치(1000)에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

이하, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 원료 적하 유닛을 구비하는 원료 적하 장치에 관하여 살펴보기로 한다. 여기서, 전술한 원료 적하 유닛을 설명과 공통되는 내용은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 원료 적하 장치(1000)는 기판(10)이 안착되는 안착 유닛(200)과, 기판(10)에 액정(L)을 적하시키는 적어도 하나의 원료 적하 유닛(100)과, 안착 유닛(200)과 원료 적하 유닛(100) 중 적어도 하나를 수평 방향(x방향 또는 y방향)으로 이동 및 수직 방향(z방향)으로 이동시키는 이동 유닛(300)과, 안착 유닛(200), 원료 적하 유닛(100) 및 이동 유닛(300)의 구동을 연동하여 제어하는 제어 유닛(400)을 포함한다. 특히, 원료 적하 유닛(100)는 액정(L)이 저장되는 내부 공간(S_in)을 제공하는 저장 용기(110)와, 저장 용기(110)의 길이 방향(z방향)을 따라 직선 구동되고, 직선 구동의 변위값(△x)에 따라 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)을 가변시켜 저장 용기(110)의 외부로 액정(L)을 토출시키는 토출 수단(120) 및 토출된 액정(L)을 공급받아 기판(10)에 적하시키는 노즐 수단(130)을 포함한다.

안착 유닛(200)은 기판(10)을 상부면에 안착시키는 스테이지(stage; 210)를 포함한다. 스테이지(210)는 기판(10)의 형상과 대응되는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에서와 같이 사각 형상의 기판(10)을 사용하는 경우 스테이지(210)의 상부면도 사각 형상으로 이루어진다. 미도시되었지만, 스테이지(210)에는 기판(10)을 안정적으로 안착시키기 위해 정전척 또는 진공 고정 장치 등의 안착 수단을 구비할 수 있다. 진공 고정 장치를 안착 수단으로 사용하는 경우에 스테이지(210)의 상측에 진공 펌프에 연통되는 복수의 홀이 마련될 수 있다.

원료 적하 유닛(100)의 저장 용기(110), 토출 수단(120), 노즐 수단(130)이 설치되는 수직 플레이트(20)는 기판(10)의 상측에서 이동 유닛(300)에 연결된다. 제어 유닛(400)의 구동 제어를 받는 이동 유닛(300)은 모터(motor), 레일(rail) 등의 다양한 수단을 이용하여 위치 고정된 안착 유닛(200)의 상측에서 원료 적하 유닛(100)을 수직 방향(z방향)으로 이동시켜 원료 적하 유닛(100)의 노즐 수단(130)과 기판(10) 사이의 이격 거리를 조절하고, 원료 적하 유닛(100)을 수평 방향(x방향 또는 y방향)으로 이동시켜 기판(10)의 전면에 액정층을 형성할 수 있다. 또한, 이동 유닛(300)은 원료 적하 유닛(100)의 위치를 고정시킨 상태에서 기판(10)이 안착되는 안착 유닛(200)을 수직 방향(z방향)으로 이동시켜 노즐 수단(130)과 기판(10) 사이의 이격 거리를 조절하고, 안착 유닛(200)을 수평 방향(x방향 또는 y방향)으로 이동시켜 기판(10)의 전면에 액정층을 형성할 수 있다. 또한, 이동 유닛(300)은 안착 유닛(200)과 원료 적하 유닛(100)을 동시에 수평 방향(x방향 또는 y방향) 및 수직 방향(z방향)으로 이동시켜 기판(10)에 원활하게 액정(L)을 적하시킬 수 있다. 미도시되었지만, 이동 유닛(300)에는 기판(10)과 노즐 수단(130)의 이격 거리를 광 조사 방식으로 측정하는 거리 감시 센서가 구비될 수 있으며, 거리 감지 센서에서 측정된 이격 거리는 제어 유닛(400)으로 전송된다.

한편, 원료 적하 장치(1000)에 원료 적하 유닛(100)을 복수 개 사용하여 기판(10)의 폭 방향(N방향, y방향) 또는 너비 방향(M방향, x방향)을 따라 기판(10)의 상측을 가로지르도록 정렬시킬 수 있다(도5 참조). 즉, 기판(10)이 대면적인 경우, 1개의 원료 적하 유닛(100)을 사용하여 액정층을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시키기 위하여 도 5에 도시된 것처럼 원료 적하 유닛(100)을 복수 개 사용하여 액정층을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

저장 용기(110)에 저장되는 액정(L)이 기판(10)에 액정층을 형성하는데 소모되어 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)이 빈 경우, 유로 전환 밸브(140)의 일측에 원료 공급관(144)을 통해 연결되는 액정 공급 수단(150)으로부터 액정(L)을 공급받아 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)에 액정(L)을 다시 채울 수 있다. 이때, 제어 유닛(400)의 구동 제어를 받는 유로 전환 밸브(140)는 내부에서 원료 토출관(142)의 경로를 차단하여 액정(L)이 노즐 수단(130)으로 빠져 나가는 것을 방지한다. (도 3을 참조하면, 저장 용기(110)의 내부 공간(S_in)에 액정(L)이 채워지면서 용기 몸체(112)에 삽입되는 추진 몸체(114)가 하강된다.) 액정 공급 수단(150)으로부터 액정(L)의 공급이 완료되면, 제어 유닛(400)의 구동 제어를 받는 유로 전환 밸브(140)는 원료 공급관(144)의 경로를 차단하고, 차단했던 원료 토출관(142)의 경로를 다시 개방한다. 이처럼 본 실시예에서는 원료 적하 유닛(100)에 액정(L)을 자동으로 용이하게 채울 수 있다. 따라서, 기판(10)이 대면적으로 이루어져 저장 용기(110)에 1회 채워지는 액정(L)의 양으로 기판(10)의 전면에 액정층을 형성할 수 없는 경우에도 액정(L)의 채움이 신속하게 이루어져 액정 표시 장치를 제조하는 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

미도시되었지만, 제어 유닛(400)에는 액정 공급 장치(1000)의 구동 상태를 작업자가 수치 등으로 확인할 수 있도록 모니터 등의 디스플레이 장치 및 제어 유닛(400)을 작업자가 수동으로 제어하기 위해 명령을 입력할 수 있는 키보드, 키패드 등의 입력 장치가 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 원료 적하 유닛 및 이를 구비하는 원료 적하 장치에 의하면 액정이 저장되는 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 직선 구동된 변위값만큼 저장 용기의 내부 공간을 직접적으로 가변시키는 토출 수단을 구비하여 저장 용기로부터 정량의 액정을 토출시킬 수 있다. 따라서, 저장 용기로부터 노즐로 공급되어 기판에 적하되는 액정의 양을 정확하게 제어할 수 있어서 액정 적하량의 부족에 따른 불량을 방지하고, 액정 표시 장치의 제조 시 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 토출 수단의 직선 구동에 의해 저장 용기의 내부 공간이 바로 연동되어 가변되도록 함으로써 토출 수단의 구동력이 별도의 전환 과정을 거치지 않고 저장 용기의 내부 공간을 확장 또는 축소시키기 위한 구동력으로 사용된다. 따라서, 액정이 저장 용기로부터 토출되는 시간을 단축시킬 수 있으며, 노즐을 통해 액정의 적하 속도를 향상시켜 기판에 액정층을 형성하는 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 액정 표시 장치의 제조 시 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에서는 원료로서 액정(liquid crystal)을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 "적하(滴下)"가 가능한 다양한 액상의 원료를 적용할 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

100: 원료 적하 유닛 110: 저장 용기
112: 용기 몸체 114: 추진 몸체
120: 토출 수단 122: LM 가이드
124, 124': 리니어 서보 모터 126: 리니어 엔코더
128: 구동력 공급 수단 130: 노즐 수단
140: 유로 전환 밸브 200: 안착 유닛
300: 이동 유닛 400: 제어 유닛
1000: 원료 적하 장치

Claims

기판의 상측으로 이격 설치되며, 수직 및 수평 이동 가능한 수직 플레이트;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되며, 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 용기 몸체;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되어, 상기 용기 몸체로 상기 원료를 제공하는 원료 공급 수단;
상기 용기 몸체의 개방된 하단부로 삽입되어 길이 방향으로 직선 운동함으로써, 상기 용기 몸체의 내부 공간이 확장 또는 축소되도록 하는 추진 몸체;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되어 상기 추진 몸체와 연결되며, 상기 추진 몸체를 길이 방향으로 직선 운동시키고, 상기 추진 몸체의 직선 구동의 변위값에 따라 상기 용기 몸체의 내부 공간을 가변시켜 상기 용기 몸체 외부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단;
상기 수직 플레이트의 일측면에서 상기 용기 몸체의 하측으로 이격 설치 되어, 상기 토출된 원료를 공급받아 기판에 적하시키는 노즐 수단;
일단이 상기 용기 몸체의 상부와 연결되고 타단이 상기 노즐 수단의 상부와 연결되어, 상기 용기 몸체로부터 토출된 원료를 노즐 수단으로 공급하는 원료 토출관;
일단이 상기 원료 공급 수단에 연결된 원료 공급관;
상기 원료 토출관의 경로 상에 설치되어 일측이 상기 원료 공급관과 연결되며, 상기 원료 토출관과 용기 몸체 및 원료 공급관과 용기 몸체 사이의 연통을 제어하는 유로 전환 밸브를 포함하고,
상기 토출 수단은,
상기 용기 몸체의 일측에서 상기 용기 몸체의 길이 방향과 평행한 방향으로 설치되는 LM 가이드와;
상기 LM 가이드에 탑재되어 상기 용기 몸체의 길이 방향을 따라 직선 구동되는 복수의 리니어 서보 모터와;
상기 LM 가이드 상에 탑재되어 상기 LM 가이드를 따라 직선 구동되며, 상기 복수의 리니어 서보 모터를 일체형으로 구성하는 탑재 플레이트;
상기 LM 가이드의 길이 방향을 따라 상기 LM 가이드의 일측에 구비되어 상기 리니어 서보 모터의 직선 구동에 따른 변위값을 측정하는 리니어 엔코더를 포함하며,
상기 리니어 엔코더는 상기 용기 몸체의 하단부에 상기 추진 몸체가 삽입될 때의 위치를 상기 리니어 서보 모터의 변위값(△x)을 측정하기 위한 기준 위치(X0)로 하고,
상기 리니어 서보 모터가 상측 방향으로 직선 운동하면, 상기 리니어 엔코더는 상기리니어 서보 모터의 직선 운동 후의 위치를 측정 위치(X1)으로 인식하며,
상기 측정 위치(x1)와 기준 위치(x0)의 거리차(│x1 - x0│)를 리니어 서보 모터의 직선 구동의 변위값(△x)으로 산출하고,
상기 서보 모터의 직선 구동의 변위값(△x)을 이용하여 상기 추진 몸체의 직선 운동 변위값을 산출함으로써, 원료의 토출량을 조절하는 원료 적하 유닛.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 리니어 서보 모터에 구동력을 제공하는 구동력 공급 수단
을 포함하는 원료 적하 유닛.
청구항 3에 있어서,
상기 구동력 공급 수단은,
상기 구동력으로서 선형 자기력을 제공하는 원료 적하 유닛.
삭제
기판이 안착되는 안착 유닛과;
상기 기판에 원료를 적하시키는 적어도 하나의 원료 적하 유닛과;
상기 안착 유닛과 상기 원료 적하 유닛 중 적어도 하나를 수평 이동 및 수직 이동시키는 이동 유닛; 및
상기 안착 유닛, 상기 원료 적하 유닛 및 상기 이동 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛;을 포함하고,
상기 원료 적하 유닛은,
상기 이동 유닛과 연동되어 수직 및 수평 이동이 가능한 수직 플레이트;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되며, 상기 원료가 저장되는 내부 공간을 제공하는 저장 용기;
상기 용기 몸체의 개방된 하단부로 삽입되어 길이 방향으로 직선 운동함으로써, 상기 용기 몸체의 내부 공간이 확장 또는 축소되도록 하는 추진 몸체;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되어, 상기 저장 용기로 상기 원료를 제공하는 원료 공급 수단;
상기 수직 플레이트의 일측면에 설치되며, 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되고, 상기 직선 구동의 변위값에 따라 상기 내부 공간을 가변시켜 상기 저장 용기의 상부로 상기 원료를 토출시키는 토출 수단;
상기 수직 플레이트의 일측면에서 상기 용기 몸체의 하측으로 이격 설치 되어, 상기 토출된 원료를 공급받아 상기 기판에 적하시키는 노즐 수단을 포함하고,
상기 토출 수단은,
상기 용기 몸체의 일측에서 상기 용기 몸체의 길이 방향과 평행한 방향으로 설치되는 LM 가이드와;
상기 LM 가이드에 탑재되어 상기 용기 몸체의 길이 방향을 따라 직선 구동되는 복수의 리니어 서보 모터와;
상기 LM 가이드 상에 탑재되어 상기 LM 가이드를 따라 직선 구동되며, 상기 복수의 리니어 서보 모터를 일체형으로 구성하는 탑재 플레이트;
상기 LM 가이드의 길이 방향을 따라 상기 LM 가이드의 일측에 구비되어 상기 리니어 서보 모터의 직선 구동에 따른 변위값을 측정하는 리니어 엔코더를 포함하며,
상기 리니어 엔코더는 상기 용기 몸체의 하단부에 상기 추진 몸체가 삽입될 때의 위치를 상기 리니어 서보 모터의 변위값(△x)을 측정하기 위한 기준 위치(X0)로 하고,
상기 리니어 서보 모터가 상측 방향으로 직선 운동하면, 상기 리니어 엔코더는 상기리니어 서보 모터의 직선 운동 후의 위치를 측정 위치(X1)으로 인식하며,
상기 측정 위치(x1)와 기준 위치(x0)의 거리차(│x1 - x0│)를 리니어 서보 모터의 직선 구동의 변위값(△x)으로 산출하고,
상기 서보 모터의 직선 구동의 변위값(△x)을 이용하여 상기 추진 몸체의 직선 운동 변위값을 산출함으로써, 원료의 토출량을 조절하는 원료 적하 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 저장 용기와 상기 노즐 수단 사이에는 유로 전환 밸브가 구비되는 원료 토출관이 연결되고, 상기 유로 전환 밸브의 일측에는 원료 공급관을 통해 원료 공급 수단이 연결되는 원료 적하 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 적어도 하나의 원료 적하 유닛은,
상기 기판의 폭 방향 또는 너비 방향을 따라 상기 기판의 상측을 가로지르도록 정렬되는 원료 적하 장치.
청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 토출 수단은,
상기 저장 용기의 일측에서 상기 저장 용기의 길이 방향과 평행한 방향으로 설치되는 LM 가이드와;
상기 LM 가이드 상에 탑재되어 상기 저장 용기의 길이 방향을 따라 직선 구동되는 적어도 하나의 리니어 서보 모터와;
상기 LM 가이드의 길이 방향을 따라 상기 LM 가이드의 일측에 구비되어 상기 리니어 서보 모터의 직선 구동에 따른 변위값을 측정하는 리니어 엔코더; 및
상기 리니어 서보 모터에 구동력을 제공하는 구동력 공급 수단;
을 포함하는 원료 적하 장치.