KR20070063311A

KR20070063311A - 액정 정제 피펫

Info

Publication number: KR20070063311A
Application number: KR1020050123407A
Authority: KR
Inventors: 신현정
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-19

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 공정 중에 액정 셀의 주입구를 통하여 액정 셀 내에 액정을 주입하기 위하여 정량의 액정을 정제된 상태로 액정 트레이에 적하시키기 위한 액정 정제 피펫에 관한 것이다. 본 발명의 액정 정제 피펫은 내부에 소정 공간을 갖는 본체와, 상기 본체 내에 이동 가능하게 끼워진 플런저와, 상기 본체와 연통되고 상기 본체 내에 충전된 액정이 배출되는 노즐과, 상기 본체와 노즐 사이에 구비된 필터를 포함한다.

액정, 액정 셀, 정제, 피펫, 필터

Description

액정 정제 피펫 {PIPETTE FOR REFINING LIQUID CRYSTAL}

도 1은 일반적인 액정 주입 장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.

도 2는 액정 용기에 담긴 액정을 액정 트레이에 적하시키기 위하여 종래 기술에 따른 피펫을 이용하는 상태를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 정제 피펫에 액정 용기가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 액정 정제 피펫의 작동을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

32: 액정 용기 100: 액정 정제 피펫

120: 본체 120c: 제1 체크 밸브

122: 액정 유입관 122c: 제2 체크 밸브

123: 액정 용기 장착부 126: 노즐

132: 통기관 132c: 제3 체크 밸브

134: 필터부 140: 플런저

114: 피스톤 152, 154: 필터

본 발명은 피펫에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치의 제조 공정 중에 액정 셀의 주입구를 통하여 액정 셀 내에 액정을 주입하기 위하여 정량의 액정을 정제된 상태로 액정 트레이에 적하시키기 위한 액정 정제 피펫에 관한 것이다.

액티브 매트릭스(active matrix) 구동방식의 액정 표시 장치(LCD)는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 이용하여 동화상을 표시하고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터와 노트북 컴퓨터는 물론, 복사기 등의 사무 자동화 기기, 휴대 전화기나 호출기 등의 휴대 기기까지 광범위하게 이용되고 있다.

일반적으로 이와 같은 액정 표시 장치의 제조공정은 기판 패터닝, 배향막 형성, 기판 합착, 액정 주입, 실장 및 테스트 공정으로 나뉘어 진다.

기판 패터닝 공정에서는 상부 기판의 패터닝과 하부 기판의 패터닝으로 나뉘어 진다. 상부 기판에는 칼라필터, 공통 전극, 블랙 매트릭스 등이 형성되고, 하부 기판에는 데이터 라인과 게이트 라인 등의 신호 배선이 형성된다. 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에는 TFT가 형성되고, 데이터 라인과 게이트 라인 사이에는 화소 전극이 형성된다. 기판 합착 및 액정 주입 공정에서는, 상부 및 하부 기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정이 선행된 후, 실란트를 이용하여 상부 및 하부 기판을 합착하고, 액정 주입구를 통하여 이들 사이에 액정을 주입한 다음, 상기 액정 주입구를 봉지하는 공정이 수행된다.

이와 같은 액정 표시 장치의 제작 공정 중에서 합착된 액정 셀의 상부 및 하부 기판 사이에 액정을 주입하는 방법 중 하나는 가압 및 가열 작용을 통해 액정의 주입 속도 및 상태의 균일성을 높이는 액정 주입 장치를 통해 이루어진다.

도 1은 일반적인 액정 주입 장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 도면에 나타난 것과 같이 챔버(10) 내에 구비되어 다수개의 액정 셀(P)을 적재하는 적재 카세트(12a, 12b)와, 챔버(10) 내부를 가열하기 위한 다수개의 히터(14a, 14b, 14c)와, 챔버(10) 내부를 저압 상태로 만들기 위한 진공 펌프(16)와, 액정이 담긴 액정 트레이(18)와, 챔버(10) 내부의 공기를 순환시키는 순환팬(20)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 액정 주입 장치를 이용하여 액정 셀(P)의 내부, 즉 상부 및 하부 기판 사이에 액정을 주입하기 위하여, 먼저 챔버(10) 내의 액정 트레이(18)에 일정량의 액정을 적하시킨다. 이후, 챔버(10) 내의 적재 카세트(12a, 12b)에 액정 셀(P)을 적재하고, 진공 펌프(16)를 이용하여 챔버(10) 내부를 감압하여 진공상태로 만든다. 이때 액정 셀(P) 내부의 액정 주입 공간 역시 진공이 되고, 이 상태에서 액정 트레이(18)를 액정 셀(P)의 액정 주입구에 접촉시키고, 진공 펌프(16)의 작동 정지시켜 진공을 해제하고, 챔버 내에 N₂와 같은 비반응 가스를 주입한다. 이에 따라 액정 셀(P) 내부는 진공 상태이고 챔버(10)는 상대적으로 높은 압력을 가지게 되므로, 액정 트레이(18) 내의 액정이 액정 셀(P) 내부로 유입되도록 한다. 이때 챔버(10) 내부의 각 히터(14a, 14b, 14c)를 이용하여 가온함으로써, 액정의 점도를 낮게 하여 주입 속도를 높이게 된다. 액정 주입이 끝나면 액정 셀(P)의 액정 주입구를 봉지하게 된다.

이러한 액정 주입 장치에서, 상기 액정 트레이(18)에는 액정 셀(P)의 액정 주입구와 접촉되는 위치에 소정의 홈이 형성되고, 상기 홈 내에만 액정이 적하된다. 따라서, 액정 트레이(18)와 액정 셀(P)이 접촉하게 되면, 액정 트레이(18)에 적하된 액정은 액정 셀(P)의 액정 주입구와 그 주변 일부에만 접촉된다. 이는 액정 트레이(18)에 적하된 다음 액정 셀(P)에 주입되고 남게 되는 액정은 폐기하기 때문에, 필요한 최소 일정량의 액정만을 액정 트레이(18)에 적하시켜 액정의 소모량을 줄일 수 있다.

도 2는 액정 용기에 담긴 액정을 일정량씩 액정 트레이에 적하시키기 위한 종래기술에 따른 피펫을 이용하는 상태를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 액정을 액정 트레이(18)에 적하시키기 위해서는 통상 피펫(40)을 이용하게 된다. 피펫(40)은 내부에 소정 공간을 갖는 중공 원통형의 본체(42)와, 상기 본체(42) 내에 끼워진 플런저(44)와, 상기 플런저(44)의 상단에 형성된 손잡이(45)와, 상기 본체의 하단부에 형성된 노즐(46)로 구성된다. 또한, 액정 셀(P)에 주입하기 위한 액정은 일반적인 유리병과 같은 형태로 형성된 액정 용기(32)에 담겨지고 액정 용기(32)의 주둥이(33)가 뚜껑(34)로 덮여 밀봉된 상태로 제공된다.

액정을 액정 트레이(18)에 적하시키기 위해서는 액정 용기(32)에서 뚜껑(34)를 개방한 후, 피펫(40)의 노즐(46)의 선단을 액정 용기(32) 내의 액정 내에 담근 상태에서 손잡이(45)로 플런저(44)를 상승시켜 상기 본체(42) 내에 액정을 충전시킨다. 이후, 액정이 포함된 피펫(40)의 노즐(46) 선단을 액정 트레이(18)의 홈 내 에 위치시키고, 플런저(44)를 가압하여 일정량의 액정을 액정 트레이(18)에 적하시킨다. 이때, 피펫(40)에 액정 용기(32) 내의 액정을 충전시킨 후에는 액정 용기(32)는 다시 뚜껑(34)으로 덮어 이물질이 액정 용기(32) 내로 유입되는 것을 방지한다.

일반적으로, 액정 제조업체에서는 정제 과정을 거친 액정을 액정 용기(32)에 담고 뚜껑(34)로 밀봉하여 액정 표시 장치 제조업체에 제공한다. 그러나, 실제 액정 주입 공정에서 액정을 사용하기 위하여 액정 용기(32)에서 뚜껑(34)를 개봉하는 순간 이후로 외기 중의 이물질과, 특히 칼륨, 나트륨, 염소, 칼슘 등의 이온 불순물이 액정을 오염시키게 된다. 또한, 한번 개봉된 액정 용기는 사용 후 뚜껑으로 액정 용기를 덮게 되더라도 외부 공기가 이미 액정 용기 내에 들어가기 때문에 액정은 이물질 및 이온 불순물 등의 오염에 노출된다.

액정 내에 존재하게 되는 이온 불순물은 액정의 전압 보전율(Voltage Holding Ratio: VHR)을 떨어뜨리기 때문에 각종 불량을 유발시킬 수 있다. 즉, 이러한 이온 불순물이 액정과 함께 액정 셀 내에 주입되면, 액정 셀에 전압 인가 시 얼룩이 발생되는 불량을 야기시키게 된다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 셀 내에 주입되는 액정이 불순물에 오염되지 않은 상태로 액정 트레이에 적하되도록 하는 액정 정제 피펫을 제공하는 것이다.

전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 액정 정제 피펫은 내부에 소정 공간을 갖는 본체와, 상기 본체 내에 이동 가능하게 끼워진 플런저와, 상기 본체와 연통되고 상기 본체 내에 충전된 액정이 배출되는 노즐과, 상기 본체와 노즐 사이에 구비된 필터를 포함한다.

상기 액정 정제 피펫은 일단이 상기 본체와 연통되어 상기 본체 내에 액정이 유입되는 액정 유입관을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 플런저가 후진함으로써 액정이 상기 액정 유입관을 통하여 액정이 본체 내에 유입되고 전진함으로써 상기 노즐을 통하여 액정이 배출되는 것이 바람직하다.

상기 필터는 이물질을 걸러주는 제1 필터와 이온 불순물을 흡착하는 제2 필터가 각각 하나 이상씩 적층된 것이 바람직하다.

상기 본체와 노즐 사이 및 상기 본체와 액정 유입관 사이에는 각각 체크 밸브가 구비된 것이 바람직하다.

상기 액정 유입관의 타단에는 액정 용기 장착부가 형성되어, 상기 액정 용기 장착부에 액정 용기가 밀봉 연결될 수 있다. 이때, 상기 액정 정제 피펫은 일단부가 상기 액정 용기 장착부를 통하여 상향 연장되고, 타단부가 상기 액정 유입관의 일측을 관통하여 외부로 돌출 형성된 통기관을 더 포함하는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 통기관의 타단부에는 필터부가 설치되고, 상기 통기관 내에는 체크 밸브가 구비된 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 정제 피펫의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 정제 피펫(100)은 중공 원통형의 본체(120)와, 상기 본체(120) 내에 끼워진 플런저(140)와, 상기 본체(120)의 일측에 그의 내부와 연통되게 부착되어 액정이 유입되는 액정 유입관(122)과, 상기 본체(120)의 하단에 그의 내부와 연통되게 형성되어 액정이 배출되는 노즐(126)과, 상기 액정 유입관(122)의 선단에 구비된 통기관(132)으로 구성된다. 이러한 본 발명의 액정 정제 피펫(100)에는 액정 용기(32)가 장착되어, 상기 액정 용기(32) 내에 담겨진 액정을 상기 액정 유입관(122)을 통하여 상기 본체(120) 내에 충전시키고, 상기 본체(120) 내에 충전된 액정을 상기 노즐(126)을 통하여 배출시키게 된다.

상기 본체(120)의 하단 내경부에는 제1 체크 밸브(120c)와 액정을 정제하기 위한 필터(152, 154)가 구비되어 있다.

상기 제1 체크 밸브(120c)는 상기 플런저(140)를 후퇴시켜 액정을 상기 본체(120) 내에 충전시킬 때, 상기 노즐(126)을 통하여 외부 공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 필터는 비교적 큰 크기의 이물질을 걸러주기 위한 한 쌍의 제1 필터(152)와, 상기 한 쌍의 제1 필터(152) 사이에 개재되어 이온 불순물을 포획할 수 있는 제2 필터(154)로 이루어져 있다. 상기 제1 필터(152)는 약 0.2 ~ 0.4㎛ 정도의 세공이 형성된 필터로서, 먼지와 같은 비교적 큰 크기의 이물질을 걸러준다. 상기 제2 필터(154)는 이온 불순물을 흡착시킴으로써 이온 불순물을 걸러주게 된 다. 이때, 상기 제2 필터(154)는 이온 불순물을 흡착 및 포획할 수 있는 정제제가 상기 한 쌍의 제1 필터(152) 사이에 충전된 형태일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 필터(152, 154)는 여러 개가 다층으로 형성될 수도 있다.

이때, 상기 제1 체크 밸브(120c)와 필터(152, 154)의 위치는 도시된 것과 다르게 바뀌어도 관계없다. 즉, 상기 제1 체크 밸브(120c)와 필터(152, 154) 중 어느 하나 또는 둘 모두 노즐 내에 설치될 수 있다.

상기 플런저(140)는 본체(120) 내에 상하로 이동 가능하게 끼워져 액정 유입관(122)을 통하여 액정을 본체(120) 내에 충전시키고 상기 노즐(126)을 통해 배출시킨다. 이러한 상기 플런저(140)는 플런저 몸체(142)와, 상기 플런저 몸체(142)의 하단에 형성되고 상기 본체(120)의 내경에 대응하는 반경을 갖는 원통형의 피스톤(144)과, 상기 피스톤(144) 둘레에 복수개가 소정 간격 이격 설치되어 상기 본체(120)의 내측벽과 피스톤(144)의 외주면 사이를 밀봉하기 위한 O-링(146)과, 상기 플런저 몸체(142)의 상단에 형성된 손잡이(148)를 포함한다.

상기 액정 유입관(122)은 소정 길이를 갖고 수평으로 연장된 중공 파이프 형상으로, 일단이 상기 본체(120)의 일측에 형성된 개구와 연통되고 타단은 상기 액정 용기(32)와 연통되도록 결합된다. 상기 액정 유입관(122)이 상기 본체(120)의 일측에 결합되기 위하여, 상기 액정 유입관(122)은 상기 본체(120)와 일체로 형성되거나 또는 별개 부품으로 제조되어 부착될 수 있다. 또한, 상기 액정 유입관(122)의 타단에는 상기 액정 용기(32)를 결합하기 위한 액정 용기 장착부(123)가 형성된다. 상기 액정 용기 장착부(123)의 내측면에는 상기 액정 용기(32)의 주둥 이(33)를 밀봉하는 뚜껑(34)의 내측면과 동일한 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 통상 상기 액정 용기(32)의 주둥이(33)와 뚜껑(34)의 내측면에는 각각 나선이 형성되어 이들은 나사 결합되는 바, 상기 액정 용기 장착부(123)의 내측면에도 그에 대응하는 나선이 형성된다. 이때, 상기 액정 용기 장착부(123)의 내측면에는 (비록 설명되지 않았으나) 상기 뚜껑(34)의 내측면에도 구비되는 바와 같이, 상기 액정 용기(32)의 주둥이(33)와의 사이를 밀봉하기 위한 수단이 구비되어 있으며, 이러한 구성은 주지 관용의 기술로서 그 상세한 설명은 여기에서 생락하고자 한다.

상기 액정 유입관(122)의 내측에는 제2 체크 밸브(122c)가 설치되어 액정이 본체(120)에서 액정 유입관(122)을 통하여 액정 용기(32)로 역류하는 것을 방지한다.

상기 통기관(132)은 액정 용기(32)에 담겨진 액정이 본체(120) 내로 충전될 때 상기 액정 용기(32) 내에 발생하게 되는 진공을 제거하기 위한 것으로서, 상기 액정 용기(32) 내부를 외기와 연통시킨다. 즉, 상기 통기관(132)은 상기 액정 용기 장착부(123)의 중심에 수직 배치된 파이프로서, 하단부가 상기 액정 유입관(122)을 관통하여 외부로 하향 돌출 형성된다. 이때, 상기 통기관(132)의 상단부는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 액정 용기 장착부(123)에 액정 용기(32)가 장착되었을 때, 액정 용기(32)의 바닥면에 인접하도록 상향 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하단부에는 필터부(134)가 설치되어 액정 용기(32) 내로 유입되는 공기에서 이물질 및 이온 불순물을 제거하여 액정 용기(32)에 담긴 액정이 오염되는 것을 방지한다. 상기 필터부(134) 내에는 상기 본체(120)의 하단 내경부에 마련된 필터(152, 154)와 유사한 구성을 갖는 필터가 구비될 수 있다. 한편, 상기 통기관(132) 내에도 제3 체크 밸브(132c)가 구비되어 액정 용기(32)에 담긴 액정이 외부로 역류하는 것을 방지한다.

다음은 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 액정 정제 피펫의 작동에 대해 설명하고자 한다.

종래기술에서도 설명된 바와 같이, 액정 셀에 주입하기 위한 액정은 액정 용기(32)에 담겨서 뚜껑(34)으로 밀봉된 상태로 제공된다. 본 발명에 따른 액정 정제 피펫(100)을 이용하여 액정 트레이에 액정을 적하시키기 위하여, 우선 액정 용기(32)에서 뚜껑(34)를 개방하고 상기 액정 정제 피펫(100)을 도 4에 도시된 바와 같이 거꾸로 뒤집은 상태에서 상기 통기관(132)을 액정 용기(32) 내에 삽입시키고 액정 용기(32)의 주둥이(33)를 상기 액정 용기 장착부(123)에 고정시킨다.

이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 액정 정제 피펫(100)을 돌려놓는다. 이때, 액정 용기(32)는 거꾸로 뒤집어진 상태로 상기 액정 정제 피펫(100)에 장착된다. 이 상태에서, 상기 플런저(140)를 위로 당겨서 후퇴시키면, 제1 체크 밸브(120c)의 상부면과 상기 플런저(140)의 피스톤(144)의 하부면과 상기 본체(120)의 내측면 사이의 공간에 진공이 형성된다. 이때, 제1 체크 밸브(120c)는 폐쇄되고, 제2 및 제3 체크 밸브(122c, 134c)는 개방되어, 상기 액정 유입관(122)을 통하여 액정 용기(32) 내의 액정이 상기 공간으로 유입되고 상기 액정 용기(32) 내에 발생되는 진공으로는 외부와 연통된 상기 통기관(132)을 통하여 외부 공기가 채워진다. 이와 같이 상기 액정 유입관(122)을 통하여 액정 용기(32) 내의 액정이 상기 본체 (120) 내에 충전된다. 이때, 액정 용기 내에 채워지는 공기는 필터부(134)에 의해 이물질 및 이온 불순물이 걸러진 청정 공기이다.

이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(140)를 아래로 밀어서 전진시키면 제1 체크 밸브(120c)는 개방되고, 제2 및 제3 체크 밸브(122c, 134c)는 폐쇄되어, 상기 본체(120) 내에 충전된 액정은 제1 체크 밸브(120c) 및 필터(152, 154)를 지나서 노즐(126)을 통하여 배출된다. 즉, 상기 액정은 필터(152, 154)를 지나면서 정제되어 각종 이물질과 이온 불순물이 제거된 상태로 액정 트레이에 적하된다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술된 구성을 갖는 본 발명의 액정 정제 피펫을 사용하면 액정 용기 내의 액정은 액정 용기가 처음 개봉되어 외부 공기에 노출된 이후에는, 필터에 의해 이물질 및 이온 불순물이 걸러진 공기에만 노출되어 외부 오염원으로부터 차단된다. 더욱이, 본 발명의 액정 정제 피펫은 액정이 적하되기 전에 필터를 거치기 때문에, 액정은 이물질이 걸러지고 이온 불순물이 흡착되어 정제된 상태로 액정 트레이에 적하된다. 따라서, 액정 셀로 유입되는 액정에서 이물질 및 이온성 불순물이 제거됨으로써 액정 셀에 전원이 인가될 때 얼룩이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.

Claims

내부에 소정 공간을 갖는 본체와,

상기 본체 내에 이동 가능하게 끼워진 플런저와,

상기 본체와 연통되고 상기 본체 내에 충전된 액정이 배출되는 노즐과,

상기 본체와 노즐 사이에 구비된 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 1에 있어서, 일단이 상기 본체와 연통되어 상기 본체 내에 액정이 유입되는 액정 유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 2에 있어서, 상기 플런저가 후진함으로써 액정이 상기 액정 유입관을 통하여 액정이 본체 내에 유입되고 전진함으로써 상기 노즐을 통하여 액정이 배출되는 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 이물질을 걸러주는 제1 필터와 이온 불순물을 흡착하는 제2 필터가 각각 하나 이상씩 적층된 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 본체와 노즐 사이 및 상기 본체와 액정 유입관 사이에는 각각 체크 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 유입관의 타단에는 액정 용기 장착부가 형성되어, 상기 액정 용기 장착부에 액정 용기가 밀봉 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 6에 있어서, 일단부가 상기 액정 용기 장착부를 통하여 상향 연장되고, 타단부가 상기 액정 유입관의 일측을 관통하여 외부로 돌출 형성된 통기관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 7에 있어서, 상기 통기관의 타단부에는 필터부가 설치된 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.
청구항 7에 있어서, 상기 통기관 내에는 체크 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 액정 정제 피펫.