KR101222958B1 - 액정표시장치용 액정 적하장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 액정 적하장치에 관한 것으로, 액정 적하장치에 진공에너지 제공부를 구비하여 액정용기 내부에 충진된 액정에 초음파를 이용한 진동을 인가함으로써 액정이 분무방식으로 적하될 수 있도록 한다.
액정표시장치, 액정 적하장치, 초음파 발생기, 변환자

Description

액정표시장치용 액정 적하장치{A dropping apparatus of liquid crystal for a liquid crystal display device}
도 1은 종래의 액정 주입공정을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치의 구성도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치를 이용한 적하공정의 기본적인 개념을 나타내기 위한 도면
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치의 구성도
도 5는 도 4에 구비된 진동에너지 제공부의 구성을 나타내기 위한 도면
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치를 이용한 적하공정의 기본적인 개념을 나타내기 위한 도면
본 발명은 액정표시장치용 액정 적하장치에 관한 것으로, 진공에너지 제공부를 구비하여 액정용기 내부에 충진된 액정에 초음파를 이용한 진동을 인가함으로써 상기 액정이 분무방식으로 적하될 수 있도록 하는 액정표시장치용 액정 적하장치에 대한 것이다.
액정표시장치는 서로 마주 보도록 결합되어 있는 두 기판과 상기 두 기판의 사이에 주입되어 온도변화 및 농도변화에 따라 상 전이를 발생하는 액정물질로 이루어져 있다.
상기 각 기판은 씨일재(seal material)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층이 형성되어 상기 각 기판에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
액정표시장치의 액정 주입공정은 각각의 구동소자와 컬러필터 소자가 형성되어 있는 두 기판을 결합하여 빈 액정 셀(cell)을 만든 다음, 액정주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한다.
액정 주입 공정에서는 박막 트랜지스터(TFT : thin film transistor)가 형성된 TFT 기판과, 이에 대향하는 컬러필터(color filter) 기판을 씨일재를 통하여 접합한 후, 씨일재를 경화시키는 합착공정을 수행한다.
이 후, 서로 합착된 기판을 진공용기에 넣고 씨일재로 개구한 주입구를 상기 액정에 침지한 후, 상기 진공용기를 대기압으로 복원함으로써 기판 사이에 액정을 봉입하는 진공주입법을 사용하고 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 액정 주입공정을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 액정 주입공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정(101)이 담겨있는 액정용기(102)를 진공용기 (103)의 내부에 고정하고, 상기 진공용기(103)의 내부압력을 진공상태로 유지하여 상기 진공용기(103)의 내측에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포한다.
이어, 다수의 패널(panel)(104)에 구성된 액정주입구를 상기 액정(101)에 담그거나 접촉시킨 후, 상기 진공용기(102)의 내부 압력을 진공 상태로부터 질소(N2) 가스를 외부에서 유입하여 대기압 상태까지 높이면, 상기 패널(104) 내부의 압력과 상기 진공용기(103) 내부의 압력 차이에 의하여 액정주입구를 통하여 액정(101)이 주입된다.
그리고, 상기 액정(101)이 상기 각 패널(104)에 모두 충진되면, 액정주입구를 밀봉하는 봉지공정을 수행한 후, 각각의 상기 패널(104)을 세정한다.
그러나, 상술한 바와 같은 액정 주입방법은 단위 패널로 절단(cutting)한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정주입구를 액정 물질에 담그거나 접촉시켜 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
또한, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 상기 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 액정표시장치용 액정 적하장치에 진동에너지 제공부를 구비하여 액정용기 내부에 충진된 액정에 초음파를 이용한 진동에너지를 인가함으로써 상기 액정이 분무방식으로 적하되도록 하는 액정표시장치용 적하장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
종래의 액정 주입방법에 따른 문제점을 해결하기 위한 방법으로 기판상에 규정량의 액정을 적하(dropping)하고, 진공상태에서 기판을 합착하는 액정 적하방법이 주목되고 있다.
일반적으로, 액정 적하공정은 컬러필터가 형성된 상부기판과 구동소자가 형성된 하부기판을 합착하기 전에 상기 하부기판상에 액정을 직접 적하(dropping) 및 분배(dispensing)하고, 기판의 합착 압력에 의해 상기 적하된 액정을 기판의 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다. 상기 액정은 상기 상부기판에 적하될 수도 있다. 즉, 액정 적하공정에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 상기 상부기판과 상기 하부기판 어느 기판도 가능하다.
이러한 액정 적하공정은 짧은 시간동안 직접 기판상에 상기 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시소자의 액정층 형성도 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 적하장치의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액정표시장치용 액정 적하장치는 원통형의 액정용기(202)가 케이스(203)에 수납되어 있으며, 상기 액정용기(202)의 내부에는 액정 (201)이 충진되어 있다.
상기 액정용기(202)의 상부에는 가스공급관(212)이 연결되어 있으며, 상기 액정용기(202)의 내부에는 자성물질로 이루어진 니들(needle)(204)이 수직으로 구성되어있다.
상기 니들(204)은 막대형으로 구성되어 있으며, 그 일측은 원뿔형상으로 형성되어 상기 액정용기(202)의 하부에 구비된 니들시트(205)의 개구부에 삽입되어있다.
상기 니들시트(205)의 하단에 결합되어 있는 노즐(206)과 노즐커버(207)는 상기 액정(201)이 배출될 수 있는 소정 크기의 개구부를 구비하고 있다.
상기 노즐커버(207)는 상기 노즐(206)을 고정하기 위한 결합수단이며, 상기 노즐(206)은 각기 다른 크기의 개구부가 구성된 다수의 기구로써 상기 액정(201)의 적하량 조절시 교체해서 사용될 수 있다.
상기 액정용기(202)의 상측에는 간극 조정부(211)가 구비되어 있으며, 상기 간극 조정부(211)에 연결되어 고정된 자성막대(210)와 상기 솔레노이드 코일(209)간에 자기력이 발생하면 상기 니들(204)이 반응하여 상승함으로써 상기 액정(201)이 적하되도록 하는 구조이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 적하장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 액정용기(202)의 내부에 상기 액정(201)이 일정량 충진되면 상기 가스 공급관(212)으로부터 질소가스가 공급된다.
여기서, 질소가스 공급은 상기 액정(201) 적하시 액정용기(202)의 액정(201)이 충진되지 않은 영역의 압력이 변화되면 상기 액정(201)의 적하량이 일정하지 못하기 때문에, 상기 액정용기(202)내에 압력을 일정하게 유지하기 위한 것이다.
다음으로, 상기 솔레노이드 코일(209)에 전원이 인가되면 상기 자성막대(210)와 반응하여 발생하는 자기력에 의해 자성물질로 이루어진 상기 니들(204)이 상승하게된다. 이는, 상기 자성막대(210)는 고정되어 있으며 상기 니들(204)은 상승 및 하강이 가능하기 때문이다.
따라서, 상기 니들(204)의 일측단에 의해 닫혀있던 상기 니들시트(205)의 개구부가 열림으로써 상기 액정(201)이 상기 노즐(206)과 상기 노즐커버(207)의 개구부를 통해 적하된다.
그리고, 상기 니들(204)의 타측에 구비되어 상기 액정용기(202)와 부착된 상기 스프링(208)의 장력에 의해 상기 니들(204)이 하강함으로써, 상기 니들시트(205)의 개구부를 닫는다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치를 이용한 적하공정의 기본적인 개념을 나타내기 위한 도면이다.
통상적으로 상기 액정(201)은 방울형태로 상기 기판(302)상에 적하된다.
또한, 상기 기판(302)은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 상기 적하장치(301)는 미리 설정된 시간 간격으로 상기 액정(201)을 적하하기 때문에, 상기 기판(302)상에 적하된 액정방울(201a)들은 일정한 간격으로 배치된다.
물론, 상기 기판(302)을 고정시키고 상기 적하장치(301)를 x,y방향으로 이동 시켜 상기 액정(201)을 일정간격으로 적하할 수 있다. 하지만, 이 경우 상기 적하장치(301)의 움직임에 의해 상기 액정방울(201a)이 흔들리기 때문에 상기 액정방울(201a)의 적하위치 및 적하량에 오차가 발생할 수 있으므로 상기 적하장치(301)를 고정하고 상기 기판(302)을 이동하는 것이 바람직하다.
그러나, 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 액정(201)이 방울형상으로 상기 기판(302)상에 적하 되기 때문에, 상기 액정방울(201a)들의 양과 위치 및 크기에 따라 상기 기판(302)에 얼룩이 발생한다. 또한, 적하된 상기 액정방울(201a)들은 다음 공정인 합착공정시에 압력에 의해 퍼지면서 서로 만나게 되는데, 이와 같은 액정방울(201a)의 퍼짐에는 한계가 있기 때문에 상기 액정방울(201a)들간의 경계부분 및 상기 기판(302)의 모서리 부분에서 공극이 발생하고, 이 공극으로 인해 화면에 얼룩이 발생하게 된다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치는 액정이 충진되는 액정용기 내에 진동에너지를 제공하는 진동에너지 제공부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시장치용 액정 적하장치는 원통형의 액정용 기(402)가 케이스(403)에 수납되어 있다.
상기 액정용기(402)의 내부에는 액정(401)이 충진되어 있으며, 상기 케이스(403)의 내부에 상기 액정용기(402)가 수납된다. 그리고, 상기 액정용기(402)의 상부에는 가스공급관(412)이 구비되어 있다.
상기 액정용기(402)에는 자성물질로 이루어진 니들(needle)(404)이 삽입되어 있으며, 상기 니들(404)의 일측은 원뿔형상으로 형성되어 상기 액정용기(402)하부에 구비된 니들시트(405)의 개구부에 삽입되어있다.
상기 니들시트(405)의 하단에 결합된 노즐(406)과 노즐커버(407)는 상기 액정(401)이 배출될 수 있는 개구부를 구비하고 있다.
상기 액정용기(402)의 외부에는 간극 조정부(411)가 구비되어 있으며, 상기 간극 조정부(411)에 연결되어 고정된 자성막대(410)와 상기 솔레노이드 코일(409)간에 자기력이 발생하면 상기 니들(404)이 반응하여 상승함으로써 상기 액정(401)이 적하되도록 하는 구조이다.
또한, 상기 액정용기(402) 내에 충진된 상기 액정(401)에 진동에너지를 인가하기 위한 진동에너지 제공부(413~416)가 구비되어 있다.
도 5는 도 4에 구비된 진공에너지 제공부의 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 진공에너지 제공부(413~416)는 초음파를 발생하기 위한 초음파 발생기(416)와, 상기 초음파 발생기(416)로부터 발생된 초음파를 변환자(414)로 전달하기 위한 신호선(415)과, 상기 변환자(414)를 상기 액정용기(402)의 내부에 충진된 상기 액정(401)영역에 고정하기 위한 고정축(413)으로 구 성되어 있다.
여기서, 상기 변환자(414)는 상기 신호선(415)으로부터 전달받은 초음파의 크기에 따라 진동을 발생하는 원형 박형의 금속물질로 이루어져 있으며, 그 중앙에는 상기 액정용기(402)에 구비된 상기 니들(404)이 통과될 수 있도록 하는 개구부(501)가 구성되어 있다.
그리고, 상기 초음파 발생기(416)에는 초음파의 크기를 조절할 수 있는 다수의 주파수 조절스위치(502)가 구비되어 있으며, 상기 초음파 발생기(416)의 온오프(on/off)를 제어할 수 있는 스위치(503)가 구비되어 있다.
상기 초음파 발생기(416)에 구비된 상기 스위치(503)의 온오프 여부에 따라서 적하장치의 액정 적하방식은 달라질 수 있다.
즉, 상기 스위치(503)를 온시킬 경우 초음파가 인가됨에 따라 상기 변환자(414)는 진동을 발생하여 상기 액정(401)의 임계파고를 넘어선 파동을 일으킨다.
이는, 상기 액정(401)에 수직의 진동이 인가되면 상기 액정(401)의 수막 표면상에 정상파가 야기된다. 따라서 상기 액정(401)에 인가되는 정상파의 임계파고의 크기가 안정성 한도를 넘어서면 그 결과로 파동의 끝부분부터 파형이 찌그러지고 미소한 입자가 일정한 크기로 떨어져나오게 되어 분무방식으로 적하된다.
하지만, 상기 스위치(503)를 오프시킬 경우에는 초음파가 인가되지 않으므로 상기 액정(401)은 방울형상으로 적하된다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 적하장치의 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 액정용기(402)의 내부에 상기 액정(401)이 일정량 충진되면 상기 가스 공급관(412)으로부터 질소가스가 공급된다.
여기서, 질소가스 공급은 상기 액정(401) 적하시 액정용기(402)의 액정(401)이 충진되지 않은 영역이 압력이 변화되면 상기 액정(401) 적하량이 일정하지 못하기 때문에, 상기 액정용기(402)내에 압력을 일정하게 유지하기 위한 것이다.
그리고, 상기 초음파 발생기(416)는 상기 신호선(415)을 통해서 상기 변환자(414)에 초음파를 인가한다.
즉, 상기 초음파 발생기(416)에 구비된 스위치(503)을 온시키고 주파수 조절스위치(502)를 이용해서 상기 신호선(415)에 일정한 크기의 초음파를 연속적으로 인가한다.
상기 신호선(415)은 상기 액정용기(402)의 내부에 구비된 상기 고정축(413)을 통해 상기 변환자(414)에 초음파를 인가한다.
이어서, 상기 신호선(415)으로부터 초음파를 인가받은 상기 변환자(414)는 초음파의 크기에 따른 진동을 발생하여 상기 액정(401)에 진동에너지를 인가한다.
다음으로, 상기 솔레노이드 코일(409)에 전원이 인가되면 상기 자성막대(410)와 상기 솔레노이드 코일(409)간에 자기력이 발생한다.
이때, 상기 자성막대(410)와 상기 솔레노이드 코일(409)간에 발생하는 자기력에 의해 자성물질로 이루어진 상기 니들(404)이 반응하여 상승하게 된다.
따라서, 상기 니들(404)의 일측에 접촉된 니들시트(405)의 개구부가 열림으로써 상기 액정(401)이 상기 노즐(406)과 상기 노즐커버(407)를 통해 외부로 적하 된다.
이후, 상기 니들(404)의 타측에 구비되어 상기 액정용기(402)와 부착된 스프링(408)의 장력에 의해 상기 니들(404)이 하강함으로써, 상기 니들시트(405)의 개구부를 막는다.
여기서, 적하되는 액정(401)의 양은 상기 노즐(406)에 구비된 개구부의 크기와 상기 액정(401)에 가해지는 압력 및 초음파의 크기에 따른 상기 변환자(414)의 진동크기에 따라 달라진다.
또한, 상기 니들(404)이 상승되어 상기 니들시트(405)의 개구부가 오픈되는 시간은 상기 니들(404)과 상기 자성막대(410)의 간격(x) 및 상기 니들(404)에 구비된 스프링(408)의 장력에 의해 결정된다.
상기 자성막대(410)의 자기력은 상기 자성막대(410)의 주위에 구성되는 솔레노이드 코일(409)의 권선수나 상기 솔레노이트 코일(409)에 인가되는 전원의 크기에 따라 조절할 수 있으며, 상기 니들(404)과 상기 자성막대(410)의 간격(x)은 상기 간극 조정부(411)에 의해 조정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치를 이용한 적하공정의 기본적인 개념을 나타내기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 액정(401)은 초음파에 따른 진동을 이용한 분무방식으로 상기 기판(602)상에 적하되기 때문에 미세한 입자 형상으로 넓은 범위에 적하된다.
또한, 상기 기판(602)은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 적하장치(601) 는 미리 설정된 시간간격으로 상기 액정(401)을 배출하기 때문에, 상기 기판(602)상에 분무방식으로 적하되는 상기 액정입자(401a)는 넓은 범위로 분포된다.
물론, 상기 액정(401)적하시 상기 기판(602)이 고정되어 있고 상기 액정 적하장치(601)가 x,y방향으로 이동하여 상기 액정(401)을 일정간격으로 분사할 수 있다.
하지만, 이 경우 상기 적하장치(601)의 움직임에 의해 분사되는 액정입자(401a)의 분사범위가 변화하기 때문에 상기 액정입자(401a)의 분포위치 및 적하량에 오차가 발생할 수 있으므로 상기 적하장치(601)를 고정시키고 상기 기판(602)을 이동하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치용 액정 적하장치는 다음과 같은 효과가 있다.
액정표시장치용 액정 적하장치에 진동에너지 제공부를 구비하여 액정용기 내부에 충진된 액정에 진동에너지를 인가함으로써 상기 액정이 분무방식으로 적하 되도록 한다.
따라서, 상기 액정이 분무되어 미세한 입자형식으로 기판상에 넓게 적하되기 때문에 상기 기판에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 기판의 합착 공정시 압력이 가해져도 상기 액정 입자가 넓게 분포되어 있기 때문에 얼룩이 생기지 않는다.

Claims (3)

  1. 액정이 충진되는 액정용기와;
    상기 액정용기에 가스를 공급하기 위한 가스 공급관과;
    상기 액정용기의 하단에 구비된 액정 배출구를 개폐하기 위한 개폐부와; 그리고,
    상기 액정용기 내에 진동에너지를 제공하는 진동에너지 제공부를 포함하며,
    상기 진동에너지 제공부는
    초음파를 생성하는 초음파 발생기와, 상기 액정용기 내에 구비되어 상기 생성된 초음파를 진동으로 변환하는 변환자 및 상기 변환자를 상기 액정용기 내에 고정하기 위한 고정축을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 적하장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 발생기는 주파수 조절 스위치 및 온오프 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 적하장치.
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