KR20040008966A

KR20040008966A - 액정토출장치 및 토출방법

Info

Publication number: KR20040008966A
Application number: KR1020020042725A
Authority: KR
Inventors: 방규용; 김준영; 안만호; 서용규; 유중호; 권혁진; 손해준
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링; 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-07-20
Filing date: 2002-07-20
Publication date: 2004-01-31
Also published as: CN100412659C; US20040211479A1; US6863097B2; US20040011422A1; US7363948B2; CN1480777A; US20060144463A1; JP2004054293A; JP3926302B2; US7021342B2; KR100488535B1; TWI232990B; TW200402585A

Abstract

본 발명은 액정층 형성에 필요한 액정량을 미리 계산하여 디스팬싱하는 것에 의해 단시간내에 액정층을 형성하고 액정의 낭비를 줄일 수 있는 액정토출장치 및 토출방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 액정토출장치는 기판에 액정층을 형성하는 장치에 있어서, 프레임과, 프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 전후 좌우 이동이 가능하도록 상기 프레임 상에 설치되며, 로봇아암에 의해 반입 또는 반출되는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 흡착공이 형성된 테이블과, 상기 로봇 아암에 의해 기판이 반입 또는 반출될 수 있는 공간을 갖고 상기 프레임을 가로지르며 설치된 지지대와, 액정 흡입구와 토출구를 갖는 실린더의 기울기를 변화시켜 상기 실린더의 용적량을 조절하고 상기 실린더 내측에서 회전운동 및 상승/하강 운동을 하는 피스톤을 제어하여 액정을 흡입 및 토출하는 복수의 액정토출수단과, 상기 지지대에 장착되고 상기 복수의 액정토출수단이 연결되어 상기 액정토출수단을 상하 좌우로 이동시키는 이송수단과, 상기 액정토출수단에서 토출된 액정량과 기설정된 액정량을 비교 측정하여 액정량을 검증하는 액정량 검증수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정토출장치 및 토출방법{Apparatus for dispensing Liquid crystal and method for dispensing thereof}

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display : LCD)의 제조 공정에 사용되는 액정층 형성 장치에 관한 것으로서, 특히 액정층 형성에 필요한 액정량을 미리 계산하여 디스팬싱(Dispensing)하는 것에 의해 단시간내에 액정층을 형성하고 액정의 낭비를 줄일 수 있는데 적당한 액정토출장치 및 이를 이용한 액정토출방법에 관한 것이다.

정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치 중 CRT(Cathod Ray Tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다.

하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 요구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 개발이 절실히 요구되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.

현재, 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 전계발광 디스플레이(Electroluminescent Display: ELD), 전계방출 디스플레이(Filed Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel: PDP) 등이 있으며, 그 중에서도 액정 디스플레이 장치는 칼라 필터와 블랙매트릭스층이 형성된 칼라필터 기판에 봉지시 실링재로 사용되는 씨일재를 인쇄하고, 전극 및 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판에 스페이서(Spacer)가 산포되어 셀 갭(Cell Gap)을 유지하면서 두 장의 유리 기판이 합착되고, 그 사이에 액정이 주입된 구조를 갖는다.

이와 같은 액정 디스플레이 장치는 통상, TFT기판과 칼라필터 기판 그리고 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되며, 상기 TFT기판 상에는 종횡으로 데이터 배선 및 게이트배선이 배치되어 화소영역을 정의하고, 상기 데이터 배선과 게이트배선이 교차하는 부위에는 스위칭소자로서 박막트랜지스터(Thin FilmTransistor: TFT)가 배치되며, 상기 화소영역에는 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극이 배치된다.

한편, 칼라필터 기판 상에는 색상을 표현하기 위한 R(적), G(녹), B(청)의 칼라필터층이 배치되고, 박막트랜지스터와 데이터배선 및 게이트배선으로의 빛의 투과를 방지하기 위한 블랙매트릭스층이 배치되며, 상기 블랙매트릭스층 및 칼라필터층을 포함한 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)층이 배치된다.

이와 같은 액정 디스플레이 장치는 TFT기판과 칼라필터기판 상에 각종 패턴을 형성한 후, 두 기판을 합착한 다음, 액정을 주입하게 되는데, 액정을 주입하는 방법으로서는 여러 가지 방법이 있으나, 주로 셀 내부를 진공으로 한 다음, 그 압차를 이용하여 액정이 셀 내부로 빨려 들어가도록 하는 방식이 많이 사용된다.

즉, 셀 내부를 진공상태로 유지하여 압력 차를 이용한 액정주입은 진공 챔버(Chamber) 내에서 이루어지는데, 먼저, 두 기판이 합착된 액정패널을 진공 챔버내에 위치시킨 후, 기압을 점차적으로 감소시키면 상기 액정패널의 내부가 진공에 가까운 저압상태가 된다.

상기 액정패널의 내부가 저압상태가 되면 액정 주입구를 액정에 접촉시킨 후, 챔버내에 공기를 유입하면 액정패널의 외부 기압이 점차 높아지게 되고, 그로 인해 액정패널의 내부와 외부의 기압차가 발생하여 액정패널의 내부로 액정이 주입된다.

그러나 상기와 같은 액정 주입 방법은 액정패널에 액정을 주입하는데 오랜 시간이 소요되며 액정주입구에 얼룩 등이 발생하여 화질을 저하시킬 뿐만 아니라액정의 손실이 크다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 액정층 형성에 필요한 액정량을 미리 계산하여 디스팬싱(Dispensing)하는 것에 의해 단시간내에 액정층을 형성하고 액정의 낭비를 줄일 수 있는 액정토출장치 및 토출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액정토출장치의 사시도

도 2는 도 1의 부분적 확대도

도 3은 도 1에 도시된 액정토출수단의 조립 사시도

도 4는 액정토출수단의 내부 사시도

도 5는 도 4의 부분적 확대도

도 6a 내지 6b는 본 발명에 따른 액정토출수단의 부분적 분해 사시도

도 7a 내지 7b는 본 발명의 액정토출장치에 따른 실린더의 용적량 변화를 설명하기 위한 상태도

도 8은 본 발명의 액정토출장치에 따른 실린지부와 액정토출구의 연결 구조를 설명하기 위한 측면도

도 9는 본 발명의 액정토출장치에 따른 노즐부의 구성도

도 10a 내지 10b는 본 발명의 액정토출장치에 따른 노즐부 보호캡의 조립 상태를 설명하기 위한 사시도

도 11 내지 도 13은 본 발명의 액정토출장치를 이용한 액정토출방법을 설명하기 위한 플로우챠트

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 프레임 200 : 이송수단

300 : 테이블 400 : 액정토출수단

500 : 액정량 검증수단 31 : 흡착공

41 : 실린지 43 : 액정토출부 보호캡

45 : 액정량 조절부 보호캡 47 : 노즐부

49a : 액정 흡입구 49b : 액정 토출구

49c : 실린더 51a : 제 1 서보모터

51b : 제 2 서보모터 51c : 회전축

51d : 용적량 조절용 브라켓 51e : 수동레버

51f : 변위측정자기센서 71 : 고정몸체

73 : 피스톤

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정토출장치는 기판에 액정층을 형성하는 장치에 있어서,

프레임과, 프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 전후 좌우 이동이 가능하도록 상기 프레임 상에 설치되며, 로봇아암에 의해 반입 또는 반출되는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 흡착공이 형성된 테이블과, 상기 로봇 아암에 의해 기판이 반입 또는 반출될 수 있는 공간을 갖고 상기 프레임을 가로지르며 설치된 지지대와, 액정 흡입구와 토출구를 갖는 실린더의 기울기를 변화시켜 상기 실린더의 용적량을 조절하고 상기 실린더 내측에서 회전운동 및 상승/하강 운동을 하는 피스톤을 제어하여 액정을 흡입 및 토출하는 복수의 액정토출수단과, 상기 지지대에 장착되고 상기 복수의 액정토출수단이 연결되어 상기 액정토출수단을 상하 좌우로 이동시키는 이송수단과, 상기 액정토출수단에서 토출된 액정량과 기설정된 액정량을 비교 측정하여 액정량을 검증하는 액정량 검증수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 액정토출방법은 기판에 액정층을 형성하는 방법에 있어서, 토출된 액정량과 기설정량을 비교 측정하여 액정량의 적정여부를 검증하는 단계와, 상기 액정량 검증이 완료되면 기판을 테이블 위로 반입하는 단계와, 상기 기판을 테이블에 흡착시키는 단계와, 액정을 토출하기 위한 초기 위치로 상기 테이블을 이동시키는 단계와, 상기 액정토출수단을 상기 기판상의 소정 위치까지 하강시키는 단계와, 프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 액정을 토출시키는 단계와, 상기 액정토출수단을 기판상의 소정위치까지 상승시키는 단계와, 상기 기판을 테이블로부터 반출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 액정토출장치 및 토출방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 액정토출장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 부분적 확대도이며, 도 3은 도 1에 도시된 액정토출수단의 조립 사시도이고, 도 4는 액정토출수단의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 부분적 확대도이다.

먼저, 본 발명의 액정토출장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 프레임(Frame)(100)과, 이송수단(200)과, 테이블(300)과, 액정토출수단(400)과, 액정량 검증수단(500)(500a)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 프레임(Frame)(100)은 액정토출장치를 이루는 하부구조물로서, 상기 테이블(300)과 액정량 검증수단(500)이 장착되고, 또한 상기 이송수단(200)이 장착되며 기판이 로봇 아암에 의해 테이블(300)로 반입 또는 반출될 수 있는 공간을 갖고 상기 프레임(100)을 가로지르는 지지대(600)가 장착된다.

상기 테이블(300)은 로봇 아암에 의해 로딩된 기판이 올려지며, 그 표면에는 다수의 흡착공(31)(도 2 참조)이 형성되어 기판을 진공 흡착하여 고정시킨다.

상기 액정토출수단(400)은 도 3에 도시한 바와 같이, 액정이 수납되는 실린지부(41)와, 상기 실린지부(41)를 수용 지지하는 실린지 수납함(41a)과, 상기 실린지부(41)로부터 액정을 공급받아 정해진 양 만큼의 액정을 토출하는 액정토출부(도시되지 않음)와, 상기 액정토출부를 감싸고 있는 액정토출부 보호캡(43)과, 상기 액정토출부에서 토출되는 액정의 양을 조절하기 위한 액정량 조절부(도시되지 않음)와, 상기 액정량 조절부를 감싸고 있는 액정량 조절부 보호캡(45) 및 상기 액정토출부로부터 액정을 공급받아 최종적으로 기판 상에 토출하는 노즐부(47)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 액정토출부는 도 4에 도시한 바와 같이, 양쪽에 액정 흡입구(49a)와 액정 토출구(49b)를 구비하고, 기울기 정도에 따라 액정의 용적량이 변화되는 실린더(49c)와, 상기 실린더(49c)의 내측에서 회전 운동하는 것에 의해 상기 흡입구(49a) 및 토출구(49b)를 선택적으로 개폐하며, 상승/하강 운동을 하는 것에 의해 상기 흡입구(49a)를 통해 흡입된 액정을 토출구(49b)로 토출하는 피스톤(도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.

상기 액정량 조절부는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤의 회전운동 및 상/하강 운동을 위한 구동력을 제공하는 제 1 서보모터(51a)와, 상기 실린더(49c)의 기울기를 제어하기 위한 구동력을 제공하는 제 2 서보모터(51b)와, 상기 제 2 서보모터(51b)에 연결되고 그 표면에는 나사산이 형성된 회전축(51c)과, 일측이 상기 회전축(51c)에 끼워지고, 타측은 상기 실린더(49c)에 결합되어 상기 회전축(51c)이 회전함에 따라 회전축(51c)에 끼워진 부분은 나사산을 따라 전/후로 이동하고, 동시에 실린더(49c)에 결합된 부분은 상기 실린더(49c)에 힘을 가하여 상기 실린더(49c)의 기울기를 변화시키는 것에 의해 상기 실린더(49c)로 흡입되는 액정의 용적량을 조절하는 용적량 조절용 브라켓(51d)과, 상기 회전축(51c)의 종단에 연결되어 작업자 수동으로 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 전후 이동을 조절할 수 있도록 한 수동레버(51e)를 포함하여 구성된다. 참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 피스톤은 실린더의 기울기에 상관없이 회전 및 상하 운동하도록 구성된다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 서보모터(51a)(51b)는 본 발명의 액정토출장치 전체를 제어하는 중앙제어부(도시하지 않음)와 통신케이블을 통해 연결되고, 상기 중앙제어부가 상기 제 1, 제 2 서보모터(51a)(51b)를 제어함에 따라 상기 피스톤의 회전속도 및 상승/하강 속도 그리고 상기 실린더(49c)의 기울기 정도가 자동으로 제어된다.

한편, 상기 액정량 조절부는 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 변위를 측정할 수 있는 변위측정자기센서(LVDT :Linear Variable Differential Transformer) (51f)를 더 구비하는데, 상기 변위측정자기센서(51f)는 용적량 조절용 브라켓(51d)의 변위를 측정한 후 측정된 값을 상기 중앙제어부로 전달한다.

즉, 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)이 전방 또는 후방으로 얼마만큼 이동하느냐에 따라 실린더(49c)의 기울기가 결정되고, 그로 인해 상기 실린더(49c)에 흡입되는 액정의 용적량이 변화되므로 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 변위를 측정할 수 있으면 현재의 실린더(49c) 용적량을 알 수가 있다. 따라서, 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 전/후 이동거리를 조절함으로써 실린더(49c)의 용적량을 조절할 수가 있다.

한편, 도 6a는 액정토출수단의 부분적 분해 사시도로서, 용적량 조절용 브라켓(51d)이 실린더(49c)와 체결되기 이전의 상태를 도시한 것이고, 도 6b는 실린더 (49c)의 기울기를 변화시켜 용적량을 조절하기 위한 용적량 조절용 브라켓(51d)이 체결된 상태를 도시한 것으로서, 도 6a의 미설명 부호 "61a"는 용적량 조절용 브라켓(51d)과 실린더(49c)를 연결하는 나사가 끼워지는 홈을 지시한다.

이하에서, 상기 용적량 조절용 브라켓(51)의 이동과 실린더(49c) 기울기의 변화관계를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 용적량 조절용 브라켓(51d)에 의해 실린더(49c)의 기울기가 변화되어 결과적으로 실린더(49c)의 용적량이 변화되는 상태를 설명하기 위한 것으로서, 도 7a는 실린더의 용적량을 조절하기 이전의 상태도이고, 도 7b는 용적량 조절용 브라켓(45d)을 조정하여 실린더의 용적량이 변화되었을 때의 상태도이다.

먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 실린더(49c)의 상부는 일부분("가"부분)이 고정몸체(71)에 회동 가능하도록 연결되며, 상기 실린더(43c)의 내부에는 피스톤 (73)이 설치되어 상하 운동하면서 회전운동을 하는데, 상기 피스톤(73)의 운동에 의해 액정이 흡입구(49a)를 통해 실린더(49c) 내부로 흡입되고, 다시 토출구(49b)를 통해 토출되어 노즐부(47)로 전달된다. 참고로, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 피스톤의 하단부에는 상기 흡입구(49a)가 열렸을 때 액정이 흡입될 수 있고, 토출구(49b)가 열렸을 때, 액정이 배출될 수 있도록 흡배출홈이 형성된다.

상기 노즐부(47)는 최종적으로 기판상에 액정을 토출하는 부분으로서, 상기 노즐부(47)에서 토출되는 액정량을 측정하여 이미 설정한 액정량과 비교하여 본 결과, 현재 노즐부(47)에서 토출되는 액정량이 기설정된 양보다 적을 경우에는 상기 실린더(49c)에서 토출되는 액정의 양을 늘려줄 필요가 있다.

이를 위해서는 상기 실린더(49c)의 액정 용적량을 증가시켜야 하고, 상기 실린더(49c)의 액정 용적량을 증가시키기 위해서는 실린더(49c)의 기울기를 크게 하여 보다 많은 액정이 상기 흡입구(49a)를 통해 실린더(49c)로 흡입되도록 해야 한다.

따라서, 상기 제 2 서보모터(51b)를 제어하여 회전축(51c)을 회전시키고, 그로 인해 상기 회전축(51c)에 끼워진 용적량 조절용 브라켓(51d)을 상기 실린더(49c)의 기울기를 크게 할 수 있는 방향으로 이동시킨다.

즉, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)은 실린더 (49c)의 상부와 결합되어 고정되고, 상기 실린더(49c)의 상부는 고정몸체(71)와 일측이 회동 가능하도록 결합되어 있기 때문에 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)이 제 2 서보모터(51b)쪽으로 이동하게 되면 상기 실린더(49c)의 기울기가 커지게 되고, 결국, 도면에 도시된 바와 같이, 실린더(43c)의 액정 용적량이 기존 "α"에서 "β"로 증가되어 상기 흡입구(49a)를 통해 흡입되는 액정의 양이 증가하게 된다.

이때, 증가되는 액정의 양은 상기 실린더(49c)의 기울기를 얼마만큼 증가시킬 것인가에 의해 결정되므로, 증가시키고자 하는 액정의 양에 상응하여 상기 실린더(49c)의 기울기를 적절하게 조절해야 하며, 상기 실린더(49c)의 기울기 정도에 따라 액정량의 변화 정도는 많은 실험을 통해 얻어진 결과값을 기억수단에 저장하여 상기 기억수단에 저장된 데이터를 참조하여 중앙제어부에서 조절한다.

한편, 상기 액정 흡입구(49a)는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 실린지부 (41)와 연결관(81a)을 통해 연결되어 액정을 공급받는데, 상기 연결관(81a)의 일측은 마치 주사바늘과 같이 내부가 통공된 핀(81b)이 연결되고, 상기 실린지부(41)의 종단은 실리콘 또는 부틸고무 계열의 밀폐성이 강한 재질의 패드(81c)가 설치된다. 따라서, 실린지부(41)와 상기 액정 흡입구(49a)는 마치 링거병과 링거줄의 체결 형태와 유사한 체결 구조를 가지며, 이와 같은 구조는 액정 흡입구(49a)와 실린지부(41)와의 체결 및 탈착을 용이하게 할 뿐만 아니라 체결 부위의 수를 감소시키는 효과가 있다.

한편, 액정량 검증수단은 도 1에 도시한 바와 같이, 전자저울(500)과, 상기 테이블(300)의 전단부에 고정된 받침대에 올려져 있는 계량컵(도시되지 않음)과, 상기 계량컵을 전자저울(500) 위로 이송하는 이송아암(500a)으로 구성되며, 액정량 검증을 위해서는 먼저, 상기 테이블(300)을 이동시켜 상기 계량컵을 액정토출수단(400)의 하부에 위치시킨 후, 상기 액정을 계량컵에 토출시킨다.

이에, 상기 이송아암(500a)이 계량컵을 전자저울(500) 위로 이송시키면, 상기 전자저울(500)은 계량컵에 담긴 액정의 양을 측정하여 중앙제어부로 전송함으로써, 중앙제어부는 상기 미리 설정된 액정의 양과 실제로 액정토출수단(400)에서 토출된 액정의 양을 비교하여 적정여부를 검증한다.

한편, 상기 노즐부(47)는 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 액정토출부와 튜브(47a)를 통해 연결되어 액정토출부에서 공급되는 액정을 최종적으로 기판 상에 토출하는 부분으로써, 노즐부(47)의 끝단은 액정의 맺힘 현상을 제거하기 위해 테프론 코팅이 되어 있으며, 상기 튜브(47a)의 양쪽과, 상기 노즐부(47)의 종단 양쪽에는 각각 액정에 기포 발생 유무와 액정 맺힘 유무를 감지하기 위한 감지센서(47b)가 설치된다. 이때, 상기 감지센서(47b)는 광 센서로서, 상기 튜브(47a)나 노즐부(47) 종단의 양측에 설치되는데, 일측에는 광송출부가 설치되고 상기 튜브나 노즐부 종단을 사이에 두고 상기 광송출부와 마주하는 부위에 광수신부가 설치되어 기포의 발생 여부를 감지한다.

또한, 상기 노즐부(47)는 도 10a에 도시한 바와 같이, 노즐 보호 및 관리를 위한 노즐부 보호캡(57)을 더 구비한다. 참고로, 도 10a는 노즐부 보호캡(57)이 설치된 상태도이고, 도 10b는 노즐부 보호캡(57a)이 설치되기 이전의 상태도로서, 상기와 같이 노즐부 보호캡(57)을 설치할 경우, 기판으로 액정을 토출할 때 안정된 토출이 가능하고, 액정이 기판에 닿는 순간 튀는 것을 막아주는 효과가 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 액정토출장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 테이블(300)이 기판이 반입될 수 있는 위치로 이동한다.

이후, 인라인(Inline)상의 이전 장비로부터 유입된 기판을 로봇 아암이 들어올린 후, 상기 테이블(300)위로 로딩시킨다. 이때, 테이블(300)의 단면은 요철 모양이며, 로봇 아암은 액정토출장치의 뒤쪽에 설치되어 상기 지지대(400)와 프레임(100) 사이의 공간을 통해 기판을 테이블(300)로 로딩한다.

이때, 상기 테이블(300)의 표면에는 상기 기판을 진공 흡착할 수 있는 다수의 흡착공(31)이 형성되어 있어 상기 테이블(300) 위로 로딩된 기판은 테이블(300)에 흡착 고정된다.

기판이 테이블(300) 위에 고정되고 나면, 액정 토출을 위해 테이블(300)을 토출 패턴의 시작점으로 이동시킨다. 상기 액정의 토출 위치는 프로그래밍되어 있으며, 어떻게 프로그래밍 하는가에 따라 토출 위치는 얼마든지 변화시킬 수가 있다.

상기 프로그램은 테이블이 움직여야할 위치를 미리 결정한 것으로서, 행렬 방식으로 표현하며, 테이블(300)의 중앙지점과 액정토출수단(400)의 노즐부(47)의 위치를 일치시키면 직교 좌표상에서 토출하고자 하는 위치를 결정할 수가 있다.

이후, 액정 토출을 위해 액정토출수단(400)을 하강시킨다. 통상, 액정토출수단(400)은 이송수단(200)에 다수개(일 예로, 5개)가 설치되며, 상기 액정토출수단(400)의 상승 및 하강은 서보모터(도시되지 않음)를 이용하여 제어하는데, 1 펄스(Pulse)에 0.5㎛를 진행하므로 상기 노즐부(47)의 종단과 기판과의 간격을 적절하게 조정할 수가 있다.

즉, 노즐부(47)의 종단과 기판과의 간격이 너무 멀리 떨어질 경우, 액정이 토출되는 순간에 튈 우려가 있으며, 반대로 노즐부(47)의 종단과 기판과의 간격이 너무 근접될 경우에는 토출된 액정이 노즐부(47)의 종단에 닿을 수도 있으므로 적당한 높이 설정이 필요하다.

한편, 상기 액정토출수단(400)에서의 액정 토출 원리는 4행정 기관과 유사한데, 일 예로, 모터가 기준점으로부터 1/4 회전하면 피스톤이 상승하게 되어 흡입구(49a)는 열리게 되고 토출구(49b)는 닫히게 되어 액정은 상기 흡입구(49a)를 통해 실린더(49c)의 내부로 흡입되고, 2/4 회전하면 상기 실린더(49c)의 흡입구(49a)와 토출구(49b)가 모두 피스톤에 의해 닫히게 되며, 3/4 회전하면 상기 실린더(49c)내의 피스톤(73)이 하강하면서 상기 토출구(49b)는 열리게 되고 흡입구는 닫히게 되어 상기 실린더(49c) 내부에 흡입되어 있던 액정을 토출구(49b)를 통해 노즐부(47)로 배출시키고, 마지막으로 4/4 회전하면 상기 흡입구(49a)와 토출구(49b)는 다시 피스톤에 의해 닫히게 된다.

여기서, 상기 피스톤(73)의 회전 및 상승/하강 운동에 의한 액정의 흡입 및 토출은 중앙제어부의 제어하에 구동되는 제 1 서보모터(51a)에 의해 결정되고, 토출시 액정의 양은 제 2 서보모터(51b)에 의해 결정된다.

즉, 액정의 토출량 제어는 중앙제어부의 제어하에 구동되는 제 2 서보모터(51b)를 이용하는데, 상기 제 2 서보모터(51b)에 의해 액정토출부에서 노즐부(47)로 토출되는 액정의 양이 결정된다. 이때, 상기 중앙제어부는 상기 제 2 서보모터(51a)와 액정의 토출량과의 관계를 전술한 변위측정감지센서(51f)의 측정값을 이용하여 계산한다.

이와 같은 과정을 거쳐 기판으로의 액정 토출이 완료되면, 상기 액정토출수단(400)을 정해진 위치까지 상승시킨 후, 테이블(300)의 표면에 형성된 흡착공(31)의 진공압을 제거하여 기판을 테이블(300)로부터 이탈시키면 로봇 아암은 상기 기판을 들어올려 기판을 액정토출장치의 외부로 로딩시킨다.

이하에서는 상기한 액정토출장치를 이용한 액정토출방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 액정토출방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 기판에 토출할 액정량을 검증하는 단계(S101)와, 액정량 검증이 완료되면 상기 기판을 테이블(300) 위로 반입시키는 단계(S102)와, 상기 기판을 테이블(300)에 흡착시키는 단계(S103)와, 상기 테이블(300)을 액정 토출을 위한 초기 위치로 이동시키는 단계(S104)와, 액정토출수단(400)을 기판 상의 소정위치까지 하강시키는 단계(S105)와, 프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 액정을 토출시키는 단계(S106)와, 상기 액정토출수단(400)을 소정위치까지 상승시키는 단계(S107)와, 상기 기판을 테이블(300)로부터 반출시키는 단계(S108)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 액정량을 검증하는 단계(S101)는 도 12에 도시한 바와 같이, 계량컵이 액정토출수단(400)의 하부에 위치하도록 테이블(300)을 이동시키는 단계(S201)와, 액정토출수단(400)을 소정위치까지 하강시키는 단계(S202)와, 액정을 토출하는 단계(S203)와, 토출된 액정이 수납된 계량컵을 이송 아암을 이용하여 전자저울(500)로 이송시키는 단계(S204)와, 상기 계량컵에 수납된 액정의 양을 측정하는 단계(S205)로 이루어진다.

이때, 상기 전자저울(500)에서 측정된 액정의 양과 미리 설정된 액정의 양이 서로 일치할 경우에는 실제로 액정을 토출하기 위해 기판을 테이블(300) 위로 반입시키는 단계를 수행하고, 만일, 전자저울(500)에서 측정된 액정의 양과 미리 설정된 액정의 양이 서로 일치하지 않을 경우에는 상기 액정토출수단(400)에서 토출되는 액정의 양을 조절하여 서로 일치시키는 단계를 수행한다.

즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 실제로 액정토출수단(400)에서 토출된 액정의 양(실측량)을 전자저울(500)로 측정하여 실측량과 미리 설정된 액정의 양(설정량)이 서로 동일한지의 여부를 확인한 후(S301), 서로 동일하지 않으면 상기 설정량 대비 상기 액정토출수단(400)에서 토출된 액정량(실측량)간의 차(差)를 계산한다(S302).

이때, 상기 설정량 대비 실측량의 차이값에 따른 제 2 서보모터(51b)의 제어값은 기억수단(도시되지 않음)에 저장되어 있으며, 이에 중앙제어부는 상기 기억수단에 저장된 제어값을 참조하여 상기 액정토출수단(400)에서 토출될 액정의 양이 설정량과 동일해지도록 제 2 서보모터(51b)를 제어한다(S303).

이와 같이, 중앙제어부는 설정량 대비 실측량의 대소(大小) 여부를 판단한 후, 그에 상응하여 상기 제 2 서보모터(51b)를 제어하고, 이에 상기 제 2 서보모터(51b)에 연결된 회전축(51c)은 대소 정도에 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 회전하게 된다(S304).

따라서, 일측이 상기 회전축(51c)에 끼워져 있는 용적량 조절용 브라켓(51d) 또한 상기 회전축(51c)의 회전방향에 따라 전방 또는 후방으로 이동하게 되며(S305), 그로 인해 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 타측과 연결된 실린더(49c)의 기울기가 증가 또는 감소하게 되어 결과적으로, 상기 실린더(49c)의용적량은 그 기울기의 가감 정도에 상응하여 변화하게 된다(S306).

일 예로, 액정토출수단(400)에서 토출된 액정의 양이 미리 설정된 액정의 양(기준값)보다 클 경우에는 현재 실린더(49c)의 용적량이 기준값에 상응하는 용적량에 비해 더 많은 액정을 흡입할 수 있다는 증거이므로 중앙제어부는 상기 설정량에 상응하는 용적량을 갖도록 상기 기억수단에 저장된 데이터를 참조하여 상기 실린더(49c)의 기울기를 감소시키기 위해 제 2 서보모터(51b)를 제어한다.

이때, 상기 제 2 서보모터(51b)에 연결된 회전축(51c)이 우측방향으로 회전하면 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)이 전방으로 이동하고, 상기 회전축(51c)이 좌측방향으로 회전하면 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)이 후방으로 이동한다고 가정할 경우, 상기 중앙제어부는 상기 실린더(49c)의 기울기를 감소시키기 위해 회전축(51c)이 좌측방향으로 회전하도록 제 2 서보모터(51b)를 제어한다.

따라서, 상기 회전축(51c)에 끼워진 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 일측이 후방으로 이동하게 되고, 그로 인해 상기 용적량 조절용 브라켓(51d)의 타측과 연결된 실린더(49c)의 기울기는 그 만큼 작아지게 되며, 결과적으로 상기 실린더(49c)의 용적량이 작아지게 되어 흡입구(49a)를 통해 흡입되는 액정의 양 또한 그 만큼 작아지므로 액정토출수단(400)에서 토출될 액정의 양은 설정량과 동일해진다.

이와 같이 액정량의 검증이 완료되면, 기판 반입, 테이블 이동, 액정토출수단의 하강, 액정토출, 액정토출수단의 상승, 기판 반출 단계를 순서적으로 진행함으로써 액정토출 과정이 완료된다.

이상에서와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정토출장치 및 액정토출방법은 액정토출수단에서 토출된 액정량과 기설정된 액정량과의 차이값을 측정하여 측정된 차이값을 토대로 상기 액정의 흡입 및 토출을 담당하는 실린더의 용적량을 조절하여 상기 차이값을 보상해 줌으로써 정확한 양의 액정 토출이 가능하다.

따라서, 액정의 과소 또는 과다 토출로 인한 화질의 저하를 방지할 수 있으며, 정해진 만큼의 액정을 토출하므로 액정의 낭비를 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 액정층을 형성에 따른 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실린지의 종단에 밀폐성이 강한 재질의 패드를 설치하고, 주사바늘과 같은 핀을 상기 패드에 끼워넣는 것에 의해 실린지와 액정흡입구를 연결함으로써, 상기 실린지와 액정흡입구간의 체결 및 탈착이 용이하다.

또한, 노즐의 보호 및 관리를 위해 노즐부 보호캡을 설치하여, 기판으로 액정을 토출함에 있어서 안정성을 확보할 수 있고 액정이 기판에 닿은 순간 튀는 것을 막아주는 효과가 있다.

Claims

기판에 액정층을 형성하는 장치에 있어서,

프레임;

상기 프레임 상에 설치되어 프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 전후 좌우 이동이 가능하고, 로봇아암에 의해 반입 또는 반출되는 기판을 진공 흡착하기 위한 다수의 흡착공이 형성된 테이블;

상기 로봇 아암에 의해 기판이 반입 또는 반출될 수 있는 공간을 갖고 상기 프레임을 가로지르며 설치된 지지대;

액정 흡입구와 토출구를 갖는 실린더의 기울기를 변화시켜 상기 실린더의 용적량을 조절하고 상기 실린더 내측에서 회전운동 및 상승/하강 운동을 하는 피스톤을 제어하여 액정을 흡입 및 토출하는 복수의 액정토출수단;

상기 지지대에 장착되고 상기 복수의 액정토출수단이 연결되어 상기 액정토출수단을 상하 좌우로 이동시키는 이송수단;

상기 액정토출수단에서 토출된 액정량과 기설정된 액정량을 비교 측정하여 액정량을 검증하는 액정량 검증수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정토출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 액정토출수단은,

액정이 수납되는 실린지부와,

상기 실린지부로부터 액정을 흡입하는 액정흡입구와 액정을 배출하는 토출구를 구비하는 실린더와;

상기 실린더의 내부에 삽입되어 회전 및 상하강 운동을 하며 외주면에는 상기 흡입구를 통해 액정을 흡입하고 상기 토출구를 통해 액정을 배출하기 위한 흡배출홈이 형성된 피스톤과,

튜브(Tube)를 통해 상기 실린더의 토출구에서 배출되는 액정을 공급받아 기판으로 액정을 토출하는 노즐부와,

상기 피스톤의 회전 및 상승/하강 운동을 위한 구동력을 제공하는 제 1 서보모터와,

상기 실린더의 기울기를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 제 2 서보모터와,

상기 제 2 서보모터에 연결되고 그 표면에 나사돌기가 형성된 회전축과,

일측이 상기 회전축에 끼워지고, 타측은 상기 실린더에 결합되어 상기 회전축의 회전에 따라 상기 실린더의 기울기를 변화시켜 실린더의 용적량을 조절하는 용적량 조절용 브라켓과,

상기 회전축의 종단에 연결되어 상기 용적량 조절용 브라켓을 수동으로 조절하기 위한 수동레버와,

상기 용적량 조절용 브라켓의 변위를 측정하는 변위측정자기센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정토출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 액정량 검증수단은 상기 테이블의 전단부에 설치되어 상기 액정토출수단에서 토출된 액정을 수용하는 계량컵과, 상기 프레임의 양쪽에 각각 설치되어 상기 계량컵에 수용된 액정의 양을 측정하는 전자저울과, 상기 계량컵을 상기 전자저울의 상부로 이동시키는 이송아암을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정토출장치.
제 2 항에 있어서, 상기 실린지부의 상기 액정이 토출되는 부위는 실리콘 또는 부틸고무 계열의 밀폐성이 강한 재질의 패드가 설치되고, 상기 실린지부와 상기 액정 흡입구와의 연결을 위해 상기 일측이 상기 패드에 삽입된 내부가 통공된 핀과, 상기 핀의 타측에 결합되고 상기 흡입구에 연결되는 연결관이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정토출장치.
제 2 항에 있어서, 상기 노즐부는,

상기 튜브의 양쪽에 설치되어 액정의 기포 발생 유무를 체크하는 기포발생감지센서와,

액정 토출시의 튐 방지 및 노즐 보호를 위한 노즐부 보호캡을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정토출장치.
기판에 액정층을 형성하는 방법에 있어서,

토출된 액정량과 기설정량을 비교 측정하여 액정량의 적정여부를 검증하는 단계와;

상기 액정량 검증이 완료되면 기판을 테이블 위로 반입하는 단계와;

상기 기판을 테이블에 흡착시키는 단계와;

액정을 토출하기 위한 초기 위치로 상기 테이블을 이동시키는 단계와;

상기 액정토출수단을 상기 기판상의 소정 위치까지 하강시키는 단계와;

프로그래밍된 액정 토출 위치에 상응하여 액정을 토출시키는 단계와;

상기 액정토출수단을 기판상의 소정위치까지 상승시키는 단계와;

상기 기판을 테이블로부터 반출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정토출방법.
제 6 항에 있어서, 상기 액정량을 검증하는 단계는,

액정토출수단의 하부에 계량컵이 위치되도록 테이블을 이동시키는 단계와,

상기 계량컵에 액정을 토출하는 단계와,

토출된 액정이 담긴 계량컵을 전자저울 위로 이송시키는 단계와,

상기 계량컵에 담긴 액정의 양을 측정하여 기설정된 액정의 양과 비교하는 단계와,

상기 비교결과 서로 일치하지 않으면 상기 계량컵에 담긴 액정의 양과 기설정된 액정량과의 차이값을 계산하는 단계와,

계산된 차이값에 상응하여 상기 액정토출수단의 액정용적량을 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정토출방법.