KR20030067996A

KR20030067996A - 노즐의 보호가 가능한 액정적하장치

Info

Publication number: KR20030067996A
Application number: KR1020020007772A
Authority: KR
Inventors: 권혁진; 손해준
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-02-09
Filing date: 2002-02-09
Publication date: 2003-08-19
Also published as: CN1320392C; KR100511350B1; CN1437051A

Abstract

본 발명의 액정적하장치는 대면적의 유리기판상에 직접 액정을 적하하여 간단하게 액정층을 형성하기 위한 것으로, 액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기와, 상기 액정용기가 수납되는 케이스와, 상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트와, 상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들과, 상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대와, 상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 배출구를 구비하며 상기 배출구 주위에 보호수단이 형성된 노즐로 구성된다.

Description

노즐의 보호가 가능한 액정적하장치{A LIQUID CRYSTAL DISPENSING APPARATUS WITH A NOZZLE PROTECTING DEVICE}

본 발명은 액정적하장치(Liquid Crystal Dispensing Apparatus)에 관한 것으로, 특히 액정적하장치에서 액정이 유출되어 적하되는 노즐(Nozzle)에 보호수단을 장착하여 노즐파손에 의한 액정의 이산을 방지함과 동시에 노즐 주위에 불소수지막을 형성하여 노즐 주위에 액정이 뭉치는 현상을 방지할 수 있는 액정적하장치에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

LCD는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판(3)에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동소자 어레이공정에 의해 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 상부기판(3)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판(3) 및 하부기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(3)과 하부기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(5)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고 상부기판(3)의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).

액정은 패널에 형성된 액정주입구를 통해 주입된다. 이때, 액정의 주입은 압력차에 의해 이루어진다. 도 3에 액정패널에 액정을 주입하는 장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진공챔버(Vacuum Chamber;10)내에는 액정이 충진된 용기(12)가 구비되어 있으며, 그 상부에 액정패널(1)이 위치하고 있다. 상기 진공챔버(10)는 진공펌프와 연결되어 설정된 진공상태를 유지하고 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 진공챔버(10) 내에는 액정패널 이동용 장치가 설치되어 상기 액정패널(1)을 용기(12) 상부로부터 용기까지 이동시켜 액정패널(1)에 형성된 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨다(이러한 방식을 액정딥핑(Dipping) 주입방식이라 한다).

상기와 같이 액정패널(1)의 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨 상태에서 진공챔버(10)내에 질소(N₂)가스를 공급하여 챔버(10)의 진공정도를 저하시키면, 상기 액정패널(1) 내부의 압력과 진공챔버(10)의 압력차에 의해 액정(14)이 상기 주입구(16)를 통해 패널(1)로 주입되며 액정이 패널(1)내에 완전히 충진된 후에 상기 주입구(16)를 봉지재에 의해 봉지함으로써 액정층이 형성된다(이러한 방식을 액정의 진공주입방식이라 한다).

그런데, 상기와 같이 진공챔버(10)내에서 액정패널(1)의 주입구(16)를 통해 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 패널(1)로의 액정주입시간이 길어진다는 것이다. 일반적으로 액정패널의 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 사이의 간격은 수μm 정도로 매우 좁기 때문에, 단위 시간당 매우 작은 양의 액정만이 액정패널 내부로 주입된다. 예를 들어, 약 15인치의 액정패널을 제작하는 경우 액정을 완전히 주입하는데에는 대략 8시간이 소요되는데, 이러한 장시간의 액정주입에 의해 액정패널 제조공정이 길어지게 되어 제조효율이 저하된다.

둘째, 상기와 같은 액정주입방식에서는 액정소모율이 높게 된다. 용기(12)에 충진되어 있는 액정(14)중에서 실제 액정패널(10)에 주입되는 양은 매우 작은 양이다. 한편, 액정은 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화된다. 따라서, 용기(12)에 충진된 액정(14)이 복수매의 액정패널(10)에 주입되는 경우에도 주입후 남게 되는 액정(14)을 폐기해야만 하는데, 고가의 액정을 폐기하는 것은 결국 액정패널 제조비용의 증가를 초래하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 대면적의 유리기판상에 직접 액정을 적하하는 액정적하장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 액정이 배출되는 노즐에 보호수단을 구비함으로써 외력에 의해 노즐이 변형 또는 파손하여 액정의 적하량이 변동하거나 액정이 원하지 않은 영역으로 적하되는 것을 방지할 수 있는 액정적하장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보호수단을 구비하고 불소수지막이 형성되어 외력에 의한 파손 및 액정뭉침현상을 방지할 수 있는 액정적하장치의 노즐구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액정적하장치는 액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기와, 상기 액정용기가 수납되는 케이스(Case)와, 상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트(Needle Sheet)와, 상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되며, 일단부에는 스프링(Spring)이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는니들(Needle)과, 상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일(Solenoid Coil) 및 자성막대와, 상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 배출구를 구비하며 상기 배출구 주위에 보호수단이 형성된 노즐로 구성된다.

솔레노이드코일에 전원이 공급됨에 따라 자성막대에는 자기력이 발생하게 되며 이 자기력에 의해 니들이 위쪽으로 상승하여 니들시트의 배출공이 오픈(Open)되어 액정용기의 액정이 노즐을 통해 기판상에 적하되며, 솔레노이드코일에 공급되는 전원을 차단함에 따라 스프링의 탄성에 의해 니들이 원위치로 복귀하여 니들시트의 배출공이 니들에 의해 닫히게 되어 액정의 적하가 중지된다.

노즐의 배출구 주위에 형성되는 보호수단은 상기 배출구의 높이보다 동일하거나 큰 높이로 형성되어 노즐을 결합하거나 분리할 때 외력에 의해 배출구가 변형 또는 파손되는 것을 방지하며, 노즐에는 불소수지막이 도포되어 노즐에 액정이 뭉침으로써 발생할 수 있는 부정확한 양의 액정이 기판에 적하되거나 원하지 않은 영역(실링영역)에 액정이 튀는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액정적하장치의 노즐구조는 결합수단을 통해 액정이 충진된 용기에 결합된 지지부와, 상기 지지부로부터 부착되어 용기에 충진된 액정을 기판으로 배출하는 배출수단과, 상기 배출수단 주위에 형성되어 상기 배출수단을 외력으로부터 보호하는 보호수단과, 상기 배출수단 주위에 형성된 불소수지막으로 구성된다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.

도 2는 액정표시소자를 제조하는 종래의 방법을 나타내는 흐름도.

도 3은 종래 액정표시소자의 액정주입을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 액정적하방식에 의해 제작된 액정표시소자를 나타내는 도면.

도 5는 액정적하방식에 의해 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 흐름도.

도 6은 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 액정적하장치에서 액정적하시의 구조를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 액정적하장치의 노즐구조를 나타내는 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

101 : 액정패널 103,105 : 기판

107 : 액정 120 : 액정적하장치

122 : 케이스 124 : 액정용기

128 : 스프링 130 : 솔레노이드코일

132 : 자성막대 134 : 간극조정부

136 : 니들 141,142 : 결합부

143 : 니들시트 144 : 배출공

145 : 노즐 146 : 배출구

148 : 보호벽 150 : 불소수지막

액정딥핑방식 또는 액정진공 주입방식과 같은 종래의 액정주입방식의 단점들을 극복하기 위해, 근래 제안되고 있는 방법이 액정적하방식(Liquid Crystal Dropping Method)에 의한 액정층 형성방법이다. 상기 액정적하방식은 패널 내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 기판에 적하(Dropping) 및 분배(Dispensing)하고 패널의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다. 이러한 액정적하방식은 짧은 시간 동안에 직접 기판상에 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시소자의 액정층 형성도 매우 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있게 되므로 액정표시소자의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가진다.

도 4는 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정적하방식에서는 구동소자와 컬러필터가 각각 형성된 하부기판(105)과 상부기판(103)을 합착하기 전에 하부기판(105)상에 방울형상으로 액정(107)을 적하한다. 상기 액정(107)은 컬러필터가 형성된 기판(103)상에 적하될 수도 있다. 다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT기판과 CF기판 어느 기판도 가능하다. 그러나, 기판의 합착시 액정이 적하된 기판은 하부에 놓여져야만 한다.

이때, 상부기판(103)의 외곽영역에는 실링재(109)가 도포되어 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)에 압력을 가함에 따라 상기 상부기판(103) 및 하부기판(105)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정(107) 방울이 외부로 퍼져 상기 상부기판(103)과 하부기판(105) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다. 다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 패널(101)을 합착하기 전에 하부기판상에 미리 액정(107)을 적하한 후 실링재(109)에 의해 패널을 합착하는 것이다.

상기와 같은 액정적하방식이 적용된 액정표시소자 제조방법이 도 5에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, TFT어레이공정과 컬러필터공정을 통해 상부기판 및 하부기판에 각각 구동소자인 TFT와 컬러필터층을 형성한다(S201,S202). 상기 TFT어레이공정과 컬러필터공정은 도 2에 도시된 종래의 제조방법과 동일한 공정으로서 복수의 패널영역이 형성되는 대면적의 유리기판에 일괄적으로 진행된다. 특히, 상기 제조방법에서는 액정적하방식이 적용되기 때문에, 종래의 제조방법에 비해 더 넓은 유리기판, 예를 들면 1000×1200mm²이상의 면적을 갖는 대면적 유리기판에 유용하게 사용될 수 있다.

이어서, 상기 TFT가 형성된 하부기판과 컬러필터층이 형성된 상부기판에 각각 배향막을 도포한 후 러빙을 실행한 후(S202,S205), 하부기판의 액정패널 영역에는 액정을 적하하고 상부기판의 액정패널 외곽부 영역에는 실링재를 도포한다(S203,S206).

그 후, 상기 상부기판과 하부기판을 정렬한 상태에서 압력을 가하여 실링재에 의해 상기 하부기판과 상부기판을 합착함과 동시에 압력의 인가에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지게 한다(S207). 이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정패널이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정패널로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.

도 5에 도시된 액정적하방식이 적용된 액정표시소자의 제조방법과 도 2에 도시된 종래의 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법의 차이점을 비교하면, 액정의 진공주입과 액정적하의 차이 및 대면적 유리기판의 가공시기의 차이 이외에도 다른 차이점을 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법에서는 주입구를 통해 액정을 주입한 후에 상기 주입구를 봉지재에 의해 봉지해야만 하지만 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 이러한 주입구의 봉지공정이 필요없게 된다. 또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 액정주입방식이 적용된 제조방법에서는 액정주입시 기판이 액정에 접촉하기 때문에 패널의 외부면이 액정에 의해 오염되므로 오염된 기판을 세정하기 위한 공정이 필요하게 되지만, 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 패널이 액정에 의해 오염되지 않으며, 그 결과 세정공정이 필요없게 된다. 이와 같이, 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조방법은 액정주입방식에 의한 제조방법에 의해 간단한 공정으로 이루어져 있기 때문에 제조효율이 향상될 뿐만 아니라 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 액정적하방식이 도입된 액정표시소자의 제조방법에서 액정층을 원하는 두께로 정확하게 형성하기 위한 가장 중요한 요인은 적하되는 액정의 위치 및 액정의 적하량이다. 특히, 액정층의 두께는 액정패널의 셀갭과 밀접한 관계를가지기 때문에, 정확한 액정의 적하위치 및 적하량은 액정패널의 불량을 방지하기 위한 매우 중요한 요소이다. 따라서, 정확한 위치에 정확한 양의 액정을 적하하는 장치가 필요하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 액정적하장치를 제공한다.

도 6은 본 발명에 따른 액정적하장치(120)를 이용하여 기판(대면적의 유리기판;105)상에 액정(107)을 적하하는 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정적하장치(120)는 기판(105)의 상부에 설치되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만 상기 액정적하장치(120)의 내부에는 액정이 충진되어 기판상에 일정량을 충진한다.

통상적으로 액정은 방울형태로 기판상에 적하된다. 기판(105)은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 액정적하장치는 설정된 시간 간격으로 액정을 배출하기 때문에, 기판(105)상에 적하되는 액정(107)은 x,y방향으로 일정한 간격으로 배치된다. 물론 액정적하시 기판(105)이 고정되어 있고 액정적하장치(120)가 x,y방향으로 이동하여 액정을 일정간격으로 적하할 수도 있다. 그러나, 이 경우 액정적하장치(120)의 움직임에 의해 방울형상의 액정이 흔들리기 때문에 액정의 적하위치 및 적하량에 오차가 발생할 수 있으므로 액정적하장치(120)를 고정시키고 기판(105)을 이동하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명에 따른 액정적하장치를 나타내는 도면으로서, 도 7(a)는 단면도이고 도 7(b)는 분해사시도이다. 상기 도면을 참조하여 본 발명의 액정적하장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정적하장치에서는 원통형의 액정용기(124)가 케이스(122)에 수납되어 있다. 상기 액정용기(124)는 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 이루어져 있으며 그 내부에 액정(107)이 충진되어 있으며, 케이스(122)는 스테인리스강(Stainless Steel)으로 형성되어 그 내부에 상기 액정용기(124)가 수납된다. 통상적으로 폴리에틸렌은 성형성이 훌륭하기 때문에 원하는 형상의 용기를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 액정(107)이 충진되었을 때 액정과 반응하지 않기 때문에 액정용기(124)로서 주로 사용된다. 그러나, 상기 폴리에틸렌은 강도가 약하기 때문에 외부의 약한 충격에 의해서도 변형되기 쉽게 되는데, 특히 액정용기(124)로 폴리에틸렌을 사용하는 경우 용기(124)가 변형되어 정확한 위치에 액정(107)을 적하시킬 수 없기 때문에 강도가 큰 스테인리스강으로 이루어진 케이스(122)에 수납하여 사용하는 것이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정용기(124)의 상부에는 외부의 가스공급부에 연결된 가스공급관이 형성되어 있다. 이 가스공급관을 통해 외부의 가스공급부로부터 질소 같은 가스가 공급되어 액정용기(124)의 액정이 충진되지 않은 영역에는 가스가 채워져서 액정이 적하되도록 상기 액정에 압력을 가하게 된다.

상기 케이스(122)의 하단부에는 개구(123)가 형성되어 있다. 액정용기(124)가 상기 케이스(122)에 수납될 때 액정용기(124)의 하단부에 형성된 돌기(138)는 상기 개구(123)에 삽입되어 상기 액정용기(124)가 케이스(122)에 결합되도록 한다. 또한, 상기 돌기(138)는 제1결합부(141)와 결합된다. 도면에 도시된 바와 같이, 돌기(138)의 너트가 형성되어 있고 제1결합부(141)의 일측에는 볼트가 형성되어 있어, 상기 너트와 볼트에 의해 돌기(138)와 제1결합부(141)가 체결된다.

상기 제1결합부(141)의 타단에는 너트가 형성되어 있으며, 제2결합부(142)의 일단에는 볼트가 형성되어 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142)가 체결된다. 이때, 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142) 사이에는 니들시트(143)가 위치한다. 상기 니들시트(143)는 제1결합부(141)의 너트에 삽입되어 제2결합부(142)의 볼트가 삽입되어 체결될 때 상기 제1결합부(141) 및 제2결합부(142) 사이에 결합된다. 니들시트(143)에는 배출공(144)이 형성되어 액정용기(124)에 충진된 액정(107)이 결합부(142)를 거쳐 상기 배출공(144)을 통해 배출된다.

또한, 상기 제2결합부(142)에는 노즐(145)이 결합된다. 상기 노즐(145)은 액정용기(124)에 충진된 액정(107)을 소량으로 적하하기 위한 것으로, 제2결합부(142) 일단의 너트와 체결되어 상기 노즐(145)을 제2결합부(142)와 결합시키는 볼트를 포함하는 지지부(147)와, 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 소량의 액정을 방울형상으로 기판상에 적하시키는 배출구(146)와, 상기 지지부(147)의 외부에 형성되어 상기 배출구(146)를 보호하는 보호벽(148)으로 구성된다.

상기 지지부(147)의 내부에는 니들시트(143)의 배출공(144)으로부터 연장된 배출관이 형성되어 있으며, 상기 배출관이 배출구(146)와 연결되어 있다. 통상적으로 노즐(145)의 배출구(146)는 매우 작은 직경으로 이루어져 있으며(미세한 액정 적하량을 조절하기 위해), 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 있다. 따라서, 상기 노즐(145)을 제2결합부(142)에 결합하거나 분리하는 등의 취급시 외력에 의해 쉽게 영향을 받게 된다. 예를 들어, 노즐(145)을 제2결합부(142)에 체결할 때 배출구(146)가 변형 또는 파손되는 경우 배출구(146)의 직경이 변화되어 유리기판상에 적하되는 액정의 양을 조절할 수 없게 될 뿐만 아니라 파손된 영역으로 액정이 튀게 되어 원하지 않는 위치에 액정이 적하되는 문제가 있다. 심지어는 배출구(146)가 파손되어 액정을 적하시킬 수도 없게 되는 문제도 있다. 특히, 배출구(146)의 파손에 의해 적하되는 액정이 실링영역(실링재가 도포되어 상부기판 및 하부기판을 합착하는 영역)에 튀는 경우 기판의 합착시 액정이 튄 영역의 실링재가 터지게 되어 액정패널에 불량이 발생하게 된다.

상기 배출구(146) 보호용 벽(148)은 상기와 같이 외력에 의해 노즐(145)의 배출구(146)가 파손되는 것을 방지한다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 배출구(146) 주변에 일정 높이의 벽을 형성함으로써 외력이 상기 배출구(146)에 가해지는 것을 방지하게 된다.

상기 액정용기(124)에는 니들(136)이 삽입되어 그 일단부가 니들시트(143)에 접촉한다. 특히, 상기 니들시트(143)와 접촉하는 니들(136)의 단부는 원뿔형상으로 이루어져 있기 때문에, 해당 단부가 니들시트(143)의 배출공(144)으로 삽입되어 상기 배출공(144)을 막게 된다.

또한, 상기 니들(136)의 타단부에는 스프링(128)이 장착되어 있으며, 그 상부에는 간극조정부(134)가 부착된 자성막대(132)가 장착되어 있다. 상기 자성막대(132)는 강자성 물질 또는 연자성 물질로 이루어져 있으며, 그 외부에는 원통형상의 솔레노이드코일(130)이 설치되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 솔레노이드코일(130)은 전원공급수단과 접속되어 전원이 인가되며, 전원이 인가됨에 따라 상기 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 된다.

상기 니들(136)과 자성막대(132)는 일정한 간격(x)을 두고 설치되어 있다. 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되어 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 되면, 상기 자기력에 의해 상기 니들(136)이 상기 자성막대(132)에 닿게 되며, 전원 공급이 중단되면 니들(136)의 단부에 설치된 스프링(128)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복원된다. 이와 같은 니들(136)의 상하 이동에 의해 니들시트(143)에 형성된 배출공(144)이 열리거나 닫히게 된다. 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)는 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되고 중단됨에 따라 반복적으로 접촉하게 된다. 이와 같은 반복적인 접촉에 의해 니들(136)의 단부와 니들시트(143)가 지속적인 충격에 노출되기 때문에 파손될 가능성이 존재하게 된다. 따라서, 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)를 충격에 강한 물질, 예를 들면 초경합금으로 형성하여 충격에 의한 파손을 방지하는 것이 바람직하다.

도 8에 니들(136)의 상승에 의해 니들시트(143)의 배출공(144)이 오픈된 액정적하장치가 도시되어 있다. 상기와 같이 니들시트(143)의 배출공(144)이 오픈됨에 따라 액정용기(124)에 공급되는 가스(N₂가스)가 액정에 압력을 가하여 노즐(145)로부터 액정(107)이 적하되기 시작한다. 이때, 상기 적하되는 액정(107)의 양은 상기 배출공(144)이 오픈되는 시간과 액정에 가해지는 압력에 따라 달라지며, 상기 오픈시간은 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x), 솔레노이드코일(130)에 의해 발생하는 자성막대(132)의 자기력 및 니들(136)에 설치된 스프링(128)의 탄성력에 의해 결정된다. 자성막대(132)의 자기력은 자성막대(132) 주위에 설치되는 솔레노이드코일(130)의 권선수나 솔레노이드코일(130)에 인가되는 전원의 크기에 따라 조정할 수 있으며, 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x)은 상기 자성막대(132)의 단부에 설치된 간극조정부(134)에 의해 조정할 수 있게 된다.

또한, 상기 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 솔레노이드코일(130)은 자성막대(132)의 주위가 아니라 니들(136) 주위에도 설치할 수 있다. 이 경우, 상기 니들(136)이 자성물질로 이루어지기 때문에, 솔레노이드코일(130)에 전원이 인가되면 상기 니들(136)에 자성이 띄게 되며, 그 결과 상기 니들(136)이 상승하여 막대(132)에 접촉하게 된다(상기 막대(132)는 고정되어 있고 니들(136)은 상하 운동 가능하므로).

도 9는 도 7의 A부분 확대도로서, 도 9(a)는 사시도이고 도 9(b)는 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 노즐(145)의 배출구(146) 주위에는 상기 배출구(146)와 거의 동일한 높이, 바람직하게는 배출구(146) 보다 높게 형성된 보호용 벽(148)이 형성되어 있기 때문에, 상기 노즐(145)의 결합이나 분리와 같은 취급시 노즐이 결합용 공구와 같은 기구에 의해 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 보호벽(148)에 의해 노즐(145)의 전체적인 크기가 증가한다. 통상적으로 노즐(145)의 크기는 매우 작기 때문에, 공구 등을 이용하여 상기 노즐(145)을 제2결합부(142)에 결합하거나 분리하는 경우 그 취급이 매우 어렵게 된다. 그러나, 본 발명에서와 같이 보호벽(148)을 형성하여 노즐(145)의 크기를 크게 하는 경우에는 상기 노즐(145)의 결합 및 분리를 용이하게 할 수 있게 된다.

보호벽(148)은 외력으로부터 배출구(146)를 보호할 수 있는 물질이면 어떠한물질로 가능하지만, 강도가 높은 스테인리스강이나 초경합금 등을 사용할 수 있다.

또한, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 노즐(145)의 배출구(146) 주위에는 불소수지(150)와 같은 액정에 대한 접촉각(Contact Angle)이 높은 물질이 도포되어 있는데, 이러한 물질이 도포된 이유는 다음과 같다.

접촉각은 액체가 고체 표면에서 열역학적인 평형을 이룰 때 이루는 각을 말한다. 이러한 접촉각은 고체표면의 젖음성(Wettability)을 나타내는 척도이다. 노즐(145)은 금속으로 이루어져 있는데, 금속은 통상적으로 낮은 접촉각을 갖는다. 따라서, 금속은 높은 젖음성(즉, 친수성)과 높은 표면에너지를 갖기 때문에, 액체가 금속 표면으로 퍼져 나가려는 성질이 강하다. 결국, 금속으로 이루어진 노즐(145)을 통해 액정을 적하하는 경우 액정이 노즐(145)의 배출구(146) 단부에서 방울형상(이러한 방울형상을 이루는 것은 곧 접촉각이 높음을 의미한다)으로 이루어지지 않고 노즐(145)의 표면으로 퍼져 나가게 되며, 액정적하를 반복함에 따라 노즐(145) 표면으로 퍼져 나간 액정이 뭉치게 된다.

노즐(145) 표면으로의 액정의 퍼지는 현상은 정확한 액정적하를 불가능하게 한다. 배출공(144)이 오픈되는 시간과 액정에 가해지는 압력을 조절하여 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 액정의 양을 제어하는 경우에도 배출되는 액정중 일부가 노즐표면으로 퍼지기 때문에 실제 기판에 적하되는 양은 배출구(146)를 통해 배출되는 양 보다 작게 된다. 물론, 상기 노즐(145) 표면으로 퍼지는 액정의 양을 감안하여 배출되는 양을 제어할 수는 있지만, 실질적으로 노즐(145) 표면으로 퍼지는 액정의 양을 산출하기란 불가능한 일이다.

또한, 액정적하의 반복에 의해 노즐(145)에 뭉치는 액정은 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 양과 합해져서 설정된 양보다 많은 액정이 기판에 적하될 수 있다. 다시 말해서, 금속으로 이루어진 노즐(145)에서는 금속의 특성인 낮은 접촉각에 의해 적하되는 액정의 양이 불규칙하게 된다.

반면에, 본 발명과 같이 노즐(145), 특히 노즐(145)의 배출구(146) 주위에 접촉각이 높은 불소수지막(150)을 도포하는 경우에는 불소수지막(150)의 낮은 젖음성(소수성)과 낮은 표면에너지에 의해 노즐(145)의 배출구(146)를 통해 배출되는 액정(107)이 노즐(145)의 표면으로 퍼지지 않고 완전한 방울형태를 이루게 되며, 그 결과 원하는 양의 액정을 정확하게 기판에 적하시킬 수 있게 된다.

불소수지막(즉, 테플론)은 딥핑(Dipping)이나 스프레이(Spray)방법에 의해 노즐(145) 표면에 도포된다. 도 9(b)에서는 상기 불소수지막(150)이 비록 배출구(146) 주위에만 도포되어 있지만 상기 불소수지막(150)은 보호용 벽(148)을 포함하는 노즐(145) 전체에 도포될 수도 있다. 불소수지는 높은 접촉각을 가질 뿐만 아니라 내마모성, 내열성, 내약품성과 같은 각종 특성을 보유하기 때문에, 상기 불소수지막(150)의 도포에 의해 노즐(145)이 외력에 변형, 파손되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치를 제공한다. 특히 본 발명에서는 노즐을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 노즐 주위에 액정이 뭉치는 현상을 방지할 수 있는 액정적하장치의 노즐구조를 제공한다. 이러한 본 발명의 노즐구조는 특히 구조의 액정적하장치에만 한정되는 것이 아니라 현재까지 액정적하에 사용되는모든 장치에 훌륭하게 적용될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 본 발명의 상세한 설명에서는 액정적하장치를 특정한 구조로 한정하여 설명하고 있지만 본 발명이 이러한 특정 구조의 액정적하장치에 한정되는 것이 아니라 본 발명에서 특히 제시하는 노즐구조가 적용될 수 있는 모든 구조의 액정적하장치에 사용되는 것이다. 따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구의 범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정적하장치의 노즐에 보호용 벽이 설치하고 불소수지막이 도포하기 때문에 다음과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

첫째, 본 발명에서는 노즐의 배출구 주위에 보호용 벽이 형성되어 있기 노즐의 결합이나 분리와 같은 취급시 배출구가 변형, 파손되는 것을 방지할 수 있게 되며, 따라서 배출구의 변형 또는 파손에 의한 액정적하량의 불량을 방지할 수 있게 된다.

둘째, 상기 보호용 벽에 의해 배출구의 변형에 의한 실링영역으로 액정이 적하되어 상부기판 및 하부기판의 진공합착시 적하된 액정에 의해 실링영역이 터지는 것을 방지하여 액정패널에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

셋째, 노즐의 배출구 주위에 불소수지막을 형성함으로써 정확한 양의 액정을 기판에 적하할 수 있게 된다.

넷째, 배출구 주위 및 노즐 전체에 불소수지막을 형성함으로써 노즐의 강도를 향상시키며, 그 결과 외력에 의해 노즐이 영향받는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims

액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기;

상기 액정용기가 수납되는 케이스;

상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트;

상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대; 및

상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 배출구를 구비하며 상기 배출구 주위에 보호수단이 형성된 노즐로 구성된 액정적하장치.
제1항에 있어서, 액정용기의 하부에 설치되어 상기 액정용기와 노즐 및 니들시트를 결합하며 결합수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐의 보호수단은 배출구 주위에 형성된 보호벽인 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제3항에 있어서, 상기 보호벽은 배출구 보다 동일하거나 큰 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐 주위에 도포된 불소수지막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제5항에 있어서, 상기 불소수지막은 노즐 표면 전체에 걸쳐 도포되는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 불소수지막은 딥핑 또는 스프레이방법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
결합수단을 통해 액정이 충진된 용기에 결합된 지지부;

상기 지지부로부터 부착되어 용기에 충진된 액정을 기판으로 배출하는 배출수단; 및

상기 배출수단 주위에 형성되어 상기 배출수단을 외력으로부터 보호하는 보호수단으로 구성된 액정적하장치의 노즐구조.
제8항에 있어서, 상기 보호수단은 설정 높이로 상기 지지부로부터 연장된 보호벽인 것을 특징으로 하는 노즐구조.
제9항에 있어서, 상기 보호벽은 액정배출수단보다 동일하거나 더 큰 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐구조.
제8항에 있어서, 상기 배출구 주위에 도포된 불소수지막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐구조.
제11항에 있어서, 상기 불소수지막은 지지부 및 보호수단에 형성된 것을 특징으로 하는 노즐구조.
제11항에 있어서, 상기 불소수지막은 딥핑 또는 스프레이방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 노즐구조.