KR20030095812A - 액정 디스펜싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정의 보충 및 세정에 따른 액정 시린지의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있는 액정 디스펜싱 장치에 관한 것으로, 기판과의 일정한 거리를 유지하기 위해 수평으로 형성된 헤드와, 상기 헤드로부터 탈착 가능하고 액정을 저장하며 상기 기판 상에 상기 액정을 토출하는 액정시린지와, 상기 액정시린지를 지지하고 상기 기판으로부터 상기 액정시린지의 높이를 동일하도록 하기 위한 거치대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 디스펜싱 장치{An Apparatus for Dispensing Liquid Crystal}

본 발명은 액정 디스펜싱에 관한 것으로서, 본 발명의 액정 디스펜싱 장치는 액정의 보충 및 세정에 따른 액정 시린지의 연결 및 탈착을 용이하게 하기 위한 거치대를 구비한 액정 디스펜싱 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 브라운관(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 텔레비전 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

LCD는 서로 마주 보도록 결합되어 있는 두 기판과 그 사이에 주입되어 온도의 변화나 농도의 변화에 따라 상 전이를 발생하는 액정 물질로 이루어져 있다.

상기 액정은 액체의 유동성과 고체의 장거리 질서(Long Range Order) 성질을 가지는 액체와 고체의 중간 성질을 갖는 물질이다. 즉, 고체인 결정이 녹아서 액체가 되기 전에 고체결정이나 액체가 아닌 중간 상태로 되는 것을 말하며, 빛을 쪼이거나 전계 또는 자계를 부가시키면 광학적인 이방성 결정에 특유한 복굴절성을 나타내고, 어떠한 온도 범위내에서는 액체와 결정의 쌍방의 성질을 나타낸다.

이러한 LCD는 크게 어레이(Array) 공정, 컬러 필터(Color Filter) 공정, 액정 셀(Cell) 공정 및 모듈(Module) 공정을 거쳐 제조된다.

상기 어레이 공정은 증착(Deposition) 및 사진 석판술(Photolithography),식각(Etching) 공정을 반복하여 제 1 기판(제 1 기판) 상에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT로 약칭) 어레이를 제작하는 공정이고, 컬러 필터 공정은 화소 영역을 제외한 부분에는 빛이 차광되도록 제 2 기판에 블랙 매트릭스(Black Matrix)을 형성하고, 염료나 안료를 사용하여 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 컬러 필터를 제작한 후, 공통전극용 ITO(Indium Tin Oxide)막을 형성하는 공정이다.

또한, 액정 셀 공정은 박막 트랜지스터 형성 공정이 완료된 제 1 기판과 컬러필터 공정이 완료된 제 2 기판 사이에 일정한 셀겝이 유지되도록 합착하여 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정을 주입하여 LCD 셀을 형성하는 공정이고, 상기 모듈 공정은 신호 처리를 위한 회로부를 제작하고, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 패널과 신호처리회로부를 실장 기술을 통해 서로 연결한 후 기구물을 부착하여 모듈을 제작하는 공정이다.

여기서, 종래의 액정 셀 공정을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복수 개의 제 1 기판이 적재된 카세트(Cassette;도시되지 않음)와 복수 개의 제 2 기판이 적재된 카세트(도시되지 않음)가 각각 로더(Loader;적재기)에 의해 각각의 포트(Port)에 안착된다.

여기서, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판에는 복수개의 액정표시패널이 설계되어 있으며, 각 패널에 해당되는 상기 제 1 기판에는 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(Gate Line)과 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 데이터 라인(Data Line)과 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스(Matrix) 화소 영역에 각각 형성되는복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극들이 형성되어 있다. 또한, 각 패널에 해당되는 상기 컬러필터 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층과 컬러 필터층 및 공통전극 등이 형성되어 있다.

다음, 상기 복수 개의 제 1 기판 및 복수 개의 제 2 기판을 각각 하나씩 선택하도록 프로그램(Program) 된 로봇 암(Robot Arm)을 이용하여 제 1 기판 및 제 2 기판을 선택한다.

이어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 제 1 기판과 제 2 기판 상의 각 패널에 배향물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정(1S)을 각각 진행한다. 상기 배향 공정(1S)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.

다음, 배향 공정(1S) 후 갭(Gap) 공정이 진행된다. 상기 갭 공정은 제 1 기판 및 제 2 기판을 각각 세정(2S)한 다음, 제 1 기판에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포(3S)하고, 제 2 기판의 각 패널 외곽부에 액정주입구를 갖는 씨일(Seal)재를 도포(4S)한 후 상기 제 1 기판과 제 2 기판에 압력을 가하여 합착(5S)한다.

그리고, 상기 합착된 제 1 기판과 제 2 기판을 각 단위 액정패널별로 절단 및 가공한다(6S).

이후, 상기와 같이 가공된 각각의 단위 액정패널에 상기 액정주입구를 통해 액정을 주입한 후, 상기 액정주입구를 봉지한다(7S).

다음, 각 단위액정패널의 절단된 면을 연마하고, 외관 및 전기적 불량검사(8S)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.

여기서, 상기 액정주입공정을 살펴보면 다음과 같다.

액정 물질을 주입할 때에는, 먼저 액정 물질을 용기에 담은 다음, 챔버(Chamber) 속에 용기를 집어넣고 상기 챔버 안의 압력을 진공상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포한다.

이어, 챔버 안의 압력을 진공 상태로 유지한 채로 빈 액정 셀의 액정 주입구를 액정 물질에 담그거나 접촉시킨 다음, 챔버 안의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태까지 높이면, 빈 액정 셀 안의 압력과 챔버의 압력 차이에 의하여 액정주입구를 통하여 액정 물질이 주입된다.

그러나, 이러한 종래의 액정 주입 방법에 의한 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.

둘째, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 적어도 하나의 단위액정패널을 포함하는 대면적의 유리기판상에 직접 액정을 적하하는 액정시린지를 지지할 수 있는 거치대를 구비함으로써 상기 액정시린지의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있는 액정 디스펜싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 액정 디스펜싱 장치는, 기판과의 일정한 거리를 유지하기 위해 수평으로 형성된 헤드와, 상기 헤드로부터 탈착 가능하고 액정을 저장하며 상기 기판 상에 상기 액정을 토출하는 액정시린지와, 상기 액정시린지를 지지하고 상기 기판으로부터 상기 액정시린지의 높이를 동일하도록 하기 위한 거치대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 디스펜싱 장치는 헤드에 연결된 액정시린지를 지지하는 거치대를 구비함으로써 액정의 보충 및 세정에 따른 액정시린지의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 진공주입법을 적용한 액정표시장치의 제조순서도.

도 2는 본 발명에 따른 액정적하방법을 설명하기 위한 사시도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스펜싱 장치의 사시도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스펜싱 장치의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 액정 디스펜싱 장치 103 : 헤드

105 : 액정 시린지 105a : 노즐

107 : 거치대 107a : 고리

107b : 바 107c : 보조 고리

107d : 고정 볼트 109 : 기판

110 : 액정 111 : 스테이지

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 2는 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.

이러한 액정적하방식을 적용한 액정표시소자 제조방법은 종래의 액정주입방식에 의한 제조방법과는 다음과 같은 차이를 가진다. 종래의 일반적인 액정주입방식에서는 복수의 패널이 형성되는 대면적의 유리기판을 패널 단위로 분리하여 액정을 주입했지만 액정적하방식에서는 미리 기판상에 액정을 적하하여 액정층을 형성한 후 유리기판을 패널단위로 가공 분리할 수 있게 된다. 이러한 공정상의 차이는 실제 액정표시소자를 제작할 때 많은 장점을 제공한다. 물론 액정적하방식 자체에 의한 장점(즉, 신속한 액정층의 생성이라는 장점)도 있지만, 복수의 패널이 형성된 유리기판 단위로 액정층을 형성함으로써 생기는 장점도 존재한다. 예를 들어, 유리기판에 4개의 액정패널이 형성되는 경우, 액정주입방식에 의한 액정층의 형성공정에서는 가공된 4개의 액정패널 각각에 액정을 한번에 주입할 때 동일한 조건(동일한 액정용기, 동일한 주입압력 등)에 의해 동일한 셀갭을 갖는 액정패널을 형성할 수 있었지만, 액정적하방식에서는 한번의 적하에 의해 상기 4개의 액정패널에 적하되는 액정량을 제어함으로써 각각 다른 셀갭을 갖는 액정패널을 형성할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스펜싱 장치의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 액정 디스펜싱 장치(50)는 기판(60)과의 일정한 거리를 유지하기 위해 수평으로 형성된 헤드(85)와, 상기 헤드(85)에 연결되고 액정(65)을 저장하며 기판 상에 상기 액정(65)을 토출하기 위한 액정 시린지(80)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 액정 시린지(80)를 상기 헤드(85)에 연결하기 위한 클램프(90)를 더 포함하여 구성된다.

도시하지는 않았지만, 외부의 전기적인 신호에 의해 상하 이동 가능하며 상기 액정 시린지(80)의 니들밸브(도시하지 않음)를 개폐할 수 있는 니들에 의해 상기 액정의 토출을 제어할 수 있고, 상기 액정의 토출에 따라 상기 기판(60)을 지지하는 스테이지(70)가 화살표 방향으로 이동함으로써 기판 전체에 액정을 디스펜싱할 수 있다.

다시 말해서, 상기 액정 디스펜싱 장치(50)는 상기 액정 시린지(80)가 각각의 헤드(85)상에 고정되어 상기 기판 상에 액정(65)을 적하하게 되는데, 상기 기판(60)이 전후좌우 방향으로 이동함으로써 상기 액정(65)을 상기 기판(60) 전면에 균일하게 디스펜싱할 수 있다.

다음, 액정시린지(80) 내의 액정(65)을 다 소비하고 나면, 상기 액정(65)을 액정시린지(80) 내에 다시 보충해야 한다. 상기 액정의 보충 방법은 상기 액정시린지(80)를 상기 헤드(85)로부터 분리하고 상기 액정시린지(80)에서 액정을 담는 용기만을 분리하여 이를 세정한다. 이때, 상기 클램프(90)는 상기 세정 중에 녹을 수 있으므로, 상기 액정용기로부터 탈착한다. 세정이 완료되면, 액정을 상기 액정시린지(80)에 액정을 충만한 후, 상기 액정시린지(80)에 클램프(90)를 장착한 후, 상기 헤드(85)에 상기 액정시린지(80)를 체결하여 액정적하공정을 진행한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스펜싱 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 액정 디스펜싱 장치(100)는 기판과의 일정한 거리를 유지하기 위해 수평으로 형성된 헤드(103)와, 상기 헤드(103)의 각각에 연결되고 액정(110)을 저장하며 기판(109) 상에 상기 액정(110)을 토출하기 위한 액정시린지(105)와, 상기 액정시린지(105)를 지지하고 상기 기판(109)으로부터 복수개의 상기 액정시린지(105)의 높이를 동일하도록 하기 위한 거치대(107)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 거치대(107)는 상기 헤드(103)에 고정되어 상기 액정시린지(105)의 상단을 삽입할 수 있는 원형의 고리(107a)에 상기 액정 시린지(105)를 받치기 위해 "??" 모양의 바(107b)가 연결되고, 상기 바(107b)의 아래 중심에 홀이 구비되어 있어 상기 홀에 상기 액정 시린지의(105) 노즐(105a)이 삽입된다.

또한, 상기 액정시린지(105)를 거치대(107)에 장착할 때, 상기 홀 상측에 상기 액정시린지(105)가 상기 거치대(107)에 직접 닿지 않고, 상기 거치대(107)로부터 상기 액정시린지(105)의 탈착이 편리하도록 하는 테프론 성분의 보조 고리(107c)가 구비되어 있다. 즉, 상기 액정시린지(105)와 상기 바(107b)의 홀 사이에 테프론 성분의 보조 고리(107c)가 개재되어 있다.

또한, 상기 거치대(107)는 상기 액정시린지(105)의 흔들림을 방지하기 위해 고정 또는 이탈시킬 수 있도록 조임 볼트(107d)를 구비할 수도 있다.

즉, 상기 액정시린지(105)를 상기 헤드(103)에 체결할 경우 상기 헤드(103)의 하부에 상기 액정시린지(105)를 수직하게 위치시키고, 안전하게 탈착 및 결합시키기 위해 원형의 상기 고리(107a)에 "??"형 바(107b)의 양 끝단을 연결하며, 상기 바(107b)의 하단 중심에 홀을 통하여 상기 액정시린지(105)의 노즐(105a)이 돌출되도록 하고, 상기 홀과 상기 액정시린지(105) 사이에 보조 고리(107c)를 끼움으로써 상기 거치대(107)가 상기 액정시린지(105)를 안전하게 지지할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명의 액정 디스펜싱 장치는 상기 액정 시린지(105)를 평탄 받칠 수 있도록 형성된 복수개의 거치대(107)를 구비함으로써 상기 헤드(103)에 복수의 상기 액정시린지(105)를 동일한 높이를 갖도록 할뿐만 아니라, 상기 액정을 디스펜싱하기 위한 상기 액정시린지(105)의 분리 및 체결을 용이하게 할 수 있다.

상술한 제 1 실시예와 제 2 실시예를 비교 설명하면 다음과 같다.

도 3의 제 1 실시예에 기술된 액정 디스펜싱 장치에 있어서는, 상기 액정시린지(80)에 액정을 충만시킨 이후 상기 헤드(85)에 체결할 때, 상기 액정시린지(80)를 상기 헤드(85)에 수작업으로 연결해야 하기 때문에 작업자의 미숙으로 인해 상기 액정(65)이 충만된 상기 액정 시린지(80)를 기울여 외곽에 누출시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 클램프를 잘못 체결할 경우 상기 액정시린지(80)가 상기 헤드(85)에 수직으로 연결되지 않고 기울어지도록 체결할 수 있다. 또한, 상기 헤드(85)에 상기 액정 시린지(80)를 체결할 경우 상기 클램프의 높이를 잘못 조정하여 체결할 수 있는데, 이는 상기 기판(60)에 대하여 상기 액정 시린지(80) 각각 높이가 동일하지 않음을 유발하여 액정 튐 현상 등의 액정 디스펜싱 공정의 불량을 야기할 수 있다.

반면, 도 4의 제 2 실시예에서는 액정시린지(105)를 안정적으로 지지할 수 있는 거치대(107)를 구비함으로써, 제 1 실시예에 비해 더욱 안정적일 수 있다. 다시 말해서, 액정(110)의 보충 및 세정에 따른 액정시린지(105)의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 본 발명의 액정 디스펜싱 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 액정적하방식을 이용하여 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.

둘째, 본 발명의 액정 디스펜싱 장치는 헤드에 고정된 거치대를 구비하여 상기 액정 시린지를 지지함으로써 액정의 보충 및 세정에 따른 액정 시린지의 연결 및 탈착을 용이하게 할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 기판과의 일정한 거리를 유지하기 위해 수평으로 형성된 헤드와,

   상기 헤드의 각각에 연결되고 액정을 저장하며 상기 기판 상에 상기 액정을 토출하기 위한 액정시린지와,

   상기 액정시린지를 지지하고 상기 기판으로부터 상기 액정시린지의 높이를 동일하도록 하기 위한 거치대를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스펜싱 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 거치대는 상기 헤드에 고정되는 것을 특징으로 하는 액정 디스펜싱 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 거치대는,

   상기 액정시린지를 담을 수 있는 원형의 고리와,

   상기 고리에 담긴 상기 액정시린지를 받치기 위한 ?? 모양의 바와,

   상기 바 아래 중심에 구비되어 상기 액정시린지의 노즐이 삽입되도록 하는 홀과,

   상기 액정시린지를 수직으로 세우고 지지하기 위한 보조 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스펜싱 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 거치대는 상기 액정시린지의 흔들림을 방지하기 위해 상기 액정시린지를 고정 또는 이탈시킬 수 있는 조임 볼트를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스펜싱 장치.