KR20070074270A - 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드에 관한 것으로, 본 발명의 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드는, 페이스트 도포장치에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강블록과; 상기 승강블록에 장착되어 기판 면에 페이스트를 토출시키는 페이스트 토출부와; 상기 승강블록을 상하로 임의의 양만큼 이동시키는 구동유닛과; 상기 승강블록에 기판 쪽을 촬영하도록 설치되며, 서로 다른 높이에 초점이 맞춰진 적어도 2개의 높이측정용 카메라와; 상기 높이측정용 카메라에 의해 촬영되는 영상의 선명도 변화에 따라 상기 구동유닛의 작동을 제어하여 페이스트 토출부의 높이를 조정하는 제어유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 서로 초점거리가 다른 적어도 2개의 높이측정용 카메라로 기판의 영상을 촬영하여 기판의 굴곡을 검출하므로 기판의 높이가 급작스럽게 변하더라도 이를 놓치지 않고 찾아내어 노즐의 높이를 조정할 수 있다.

페이스트, 실런트, 도포장치, 디스펜스 헤드, 높이측정용 카메라

Description

페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드{Dispensing Head for Paste Dispenser}

도 1은 종래의 페이스트 도포장치의 구성 및 작동을 개략적으로 나타내는 측면도

도 2는 본 발명에 따른 페이스트 도포장치의 전체 구성을 나타내는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드의 일 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도

도 4와 도 5는 각각 도 3의 디스펜스 헤드에 의해 페이스트가 도포되고 높이가 측정되는 것을 개략적으로 나타내는 측면도 및 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 ; 디스펜스 헤드 11 : 헤드블록

12 : 승강블록 13 : 시린지

14 : 노즐 15 : 서보모터

16 : 볼스크류 18, 19 : 제 1,2높이측정용 카메라

G : 기판 P: 페이스트

본 발명은 기판에 페이스트를 도포하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치(LCD)와 같은 평판표시장치를 구성하는 기판에 실런트(sealant)와 같은 페이스트를 균일하게 도포하기 위한 페이스트 제조장치의 디스펜스 헤드에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 평판표시장치의 하나인 액정표시장치(LCD)는 음극선관(CRT)에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 CRT에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display 패널)나 전계방출 표시장치(FED:Field Emission Display)와 함께 최근에 휴대폰이나 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등의 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치(LCD)는 하나의 유리기판에 복수개의 픽셀 패턴을 형성하고 대향된 다른 하나의 유리기판에 칼라필터층을 형성한 다음, 이들 두 유리기판을 합착하고, 합착된 상기 두 유리기판과 내부 밀봉제(sealant)에 의해 형성된 공간에 소정의 방법으로 액정이 주입되는 방식으로 제조된다.

이러한 액정표시장치는 상부기판과 하부기판 사이에 일정한 공간이 형성되며, 그 공간에 액정이 충진되게 된다.

최적의 액정표시장치의 동작을 위해서는 하부기판과 상부기판의 이격된 거리인 셀 갭(cell gap)이 일정하도록 유지해야 되는데, 만약 상기 셀 갭이 일정하지 않으면 액정표시장치의 화면 전체에 걸쳐 화면균일도가 불량하게 나타난다.

이러한 셀 갭은 상기 하부기판과 상부기판의 사이에 도포되는 실런트(sealant)에 의해 유지된다. 또한 상기 실런트는 상기한 셀 갭을 유지하는 역할 뿐 만 아니라 상기 상부기판과 하부기판을 합착시키기도 하는 등 매우 중요한 역할을 한다.

따라서, 상기 실런트의 패턴(pattern)과 폭과 높이는 액정표시장치의 생산공정에서 매우 중요하게 취급된다.

이러한 실런트는 페이스트 도포장치에 의해 기판상에 도포된다.

일반적인 페이스트 도포장치는 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 기판에 페이스트를 토출하는 노즐이 장착된 디스펜스 헤드와, 상기 디스펜스 헤드가 장착되는 헤드지지부, 그리고 상기 헤드지지부와 디스펜스 헤드의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 그리고, 디스펜스 헤드에는 페이스트를 담고 있는 시린지(syringe)가 설치되고, 상기 시린지는 노즐과 연결된다.

이러한 페이스트 도포장치는 기판과 노즐의 상대위치 관계를 변화시켜 가면서 기판에 소정 형상의 페이스트 패턴을 형성하게 된다. 즉, 페이스트가 토출될 때, 기판은 일정 방향으로 이동되고, 상기 디스펜스 헤드는 상기 헤드지지부에 장착된 상태에서 상기 기판의 이동방향과 직각을 이루면서 이동된다.

첨부된 도면의 도 1은 종래의 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드에 의해 페이스트가 도포되는 상태를 나타낸다. 이 도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 디스펜스 헤드(100)는 페이스트 도포장치에 수평 이동 가능하게 설치된 헤드지지부(미도시)에 설치되는 헤드블록(110)과, 이 헤드블록(110)에 상하로 이동 가능하게 설치된 승강블록(120)과, 상기 승강블록(120)에 착탈 가능하게 장착되며 내부에 실런트(sealant)와 같은 페이스트가 수납된 시린지(siringe)(130)와, 상기 시린지(130)의 페이스트가 토출되는 노즐(140)로 구성된다.

상기 승강블록(120)은 상기 헤드블록(110)에 설치되는 서보모터(122) 및 볼스크류(124)와 같은 선형 운동 장치에 의해 임의의 높이로 승강하도록 설치된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 디스펜스 헤드(100)는 상기 노즐(140)이 기판(G)과 일정한 높이를 유지하면서 수평 이동하며 기판(G) 면에 소정의 패턴으로 페이스트(P)를 도포하게 된다.

그런데, 전형적인 페이스트 도포장치는 기판(G)을 스테이지(미도시) 상에 진공 흡착 방식으로 고정시킨 상태에서 페이스트를 도포하고 있다. 따라서, 스테이지의 면이 고르지 못하거나 기판의 각 부위에 제공되는 흡착력이 균일하지 못할 경우 등, 여러 가지 요인으로 인하여 기판의 면이 완전히 편평하지 못할 경우가 발생한다.

이와 같이 기판 면이 완전히 편평하지 않은 상태에서 페이스트 도포 작업을 수행하게 되면, 페이스트가 균일한 높이와 면적으로 도포되지 못하는 현상이 발생하고, 이에 따라 불량이 발생하게 되는 문제가 있다.

따라서, 종래에는 디스펜스 헤드(100)의 노즐(140) 인근에 높이측정 센서(150)를 장착하여, 페이스트(P)를 도포하는 과정에서 기판(G)과의 거리를 실시간으로 측정하고, 측정된 높이에 따라 상기 승강블록(120)의 높이를 조정하여 노즐(140)과 기판(G)과의 높이를 균일하게 유지함으로써 페이스트 도포가 균일하게 이루어지도록 하고 있다.

상기 높이측정 센서(150)는 예를 들어 레이저빔을 방사하여 변위를 측정하는 레이저 변위센서로 구성될 수 있다.

그러나, 상기와 같이 높이측정 센서(150)를 이용하여 노즐(140)의 높이를 조정하는 방식은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

종래의 디스펜스 헤드(100)는 높이측정 센서(150)에 의해 측정된 값을 높이 데이터로 2차 변환하여 노즐(140)의 높이를 조정한다. 이 때, 상기 노즐(140)의 높이는 수 마이크로미터 수준으로 매우 정밀하게 제어되어야 한다.

그런데, 발광부와 수광부로 이루어진 종래의 높이측정 센서(150)를 이용하여 높이를 계측하게 되면, 기판의 높이 변화가 급작스럽게 발생하는 경우 높이측정 센서(150)가 이를 발견하지 못하는 경우가 발생하게 되고, 이 경우 페이스트 도포 높이가 급격히 변화되는 문제가 있다.

또한, 높이측정 센서로서 레이저 변위센서를 이용할 경우, 레이저빔은 기판에 대해 반사율이 좋지 않기 때문에 측정 결과가 불안정한 문제도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판에 페이스트를 균일하게 도포하고, 측정 결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 페이스트 도포장치에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강블록과; 상기 승강블록에 장착되어 기판 면에 페이스트를 토출시키는 페이스트 토출부와; 상기 승강블록을 상하로 임의의 양만큼 이동시 키는 구동유닛과; 상기 승강블록에 기판 쪽을 촬영하도록 설치되며, 서로 다른 높이에 초점이 맞춰진 적어도 2개의 높이측정용 카메라와; 상기 높이측정용 카메라에 의해 촬영되는 영상의 선명도 변화에 따라 상기 구동유닛의 작동을 제어하여 페이스트 토출부의 높이를 조정하는 제어유닛을 포함하여 구성된 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 이해를 돕기 위해 도 2를 참조하여 본 발명의 디스펜스 헤드가 적용되는 페이스트 도포장치의 전체 구성에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 페이스트 도포장치는 본체(1)와, 기판이 놓여지는 스테이지(5)와, 기판 상에 페이스트를 토출하는 디스펜스 헤드(10)와, 상기 디스펜스 헤드(10)가 좌우방향(X축방향)으로 이동 가능하게 설치되는 2개의 헤드지지부(3) 및, 페이스트 도포장치의 작동을 제어하는 제어부(미도시)로 구성된다.

상기 스테이지(5)는 본체(1)에 전후방향(Y축방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 스테이지(5)를 Y축방향의 임의의 위치로 이동시키기 위한 수단으로는 리니어모터(4a), 또는 볼스크류 및 서보모터 등으로 이루어진 선형 운동 시스템(미도시)과, 스테이지의 이동을 안내하는 엘엠가이드(4b)(LM Guide)가 이용될 수 있다.

도면에 도시되지 않았으나, 상기 스테이지(5)에는 다수의 홀이 형성되고, 이 홀을 통해 흡입력이 발생하여 기판(G)(도 9참조)이 스테이지에 진공압에 의해 흡착될 수 있도록 되어 있다.

상기 헤드지지부(3)는 본체(1) 상에 전후방향(Y축방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 헤드지지부(3)는 겐트리 구조로 이루어지며, 본체(1)의 양측에 설치된 Y축블록(2)에 설치되는 한 쌍의 리니어모터와 엘엠가이드(2b)에 의해 Y축방향으로 이동한다. 상기 리니어모터는 상기 Y축블록(2)에 Y축 방향으로 연장되도록 형성된 고정자(2a)와, 상기 헤드지지부(3)의 양측 하단부에 장착되는 가동자(미도시)로 이루어진다.

상기 디스펜스 헤드(10)는 각 헤드지지부(3)의 일면에 설치된 리니어모터와 같은 선형 운동 시스템에 의해 엘엠가이드(3a)를 따라 X축방향으로 이동하도록 구성된다. 참조부호 3a는 상기 리니어모터를 구성하는 고정자이다. 상기 리니어모터의 고정자와 반응하는 가동자(미도시)는 각 디스펜스 헤드(10)의 배면에 장착된다.

다음으로, 도 2와 도 3을 참조하여 상기 디스펜스 헤드(10)의 일 실시예의 구성에 대해 설명한다.

상기 디스펜스 헤드(10)는 상기 헤드지지부(3)(도 2참조)에 결합되는 헤드블록(11)과, 이 헤드블록(11)에 상하로 이동 가능하게 설치된 승강블록(12)과, 상기 승강블록(12)에 착탈 가능하게 장착되며 내부에 실런트(sealant)와 같은 페이스트가 수납된 시린지(siringe)(13)와, 상기 시린지(13)의 하단에 결합되어 페이스트가 토출되는 노즐(14)로 구성된다.

상기 승강블록(12)은 상기 헤드블록(11)에 설치되는 서보모터(15) 및 이 서보모터(15)의 의해 회전하는 볼스크류(16)와 같은 선형 운동 장치에 의해 임의의 높이로 승강하도록 설치된다. 상기 승강블록(12)은 상기 헤드블록(11)에 상하방향 으로 연장되게 설치되는 엘엠가이드(17)에 결합되어 안내된다.

상기 서보모터(15)는 페이스트 도포장치의 작동 전반을 제어하는 제어유닛(미도시)에 의해 그 작동이 제어되면서 승강블록(12)을 상하로 이동시키고, 이로써 노즐(14)의 높이를 조정하는 기능을 한다.

또한, 상기 승강블록(12)의 하부, 바람직하기로는 상기 노즐(14)의 인근에 제 1높이측정용 카메라(18)와 제 2높이측정용 카메라(19)가 설치된다.

상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)는 다른 초점 거리를 갖는다. 예를 들어, 제 1높이측정용 카메라(18)는 기판(G)의 상면에 초점이 맞춰지고, 제 2높이측정용 카메라(19)는 기판(G)의 상면으로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 초점이 맞춰진다.

따라서, 기판(G)의 면에 굴곡이 형성될 경우, 상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)의 초점에 변화가 생겨 선명도가 변하게 된다.

상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)가 촬영하는 지점은 노즐(14)의 바로 진행방향 바로 전방위치로, 페이스트가 도포되기 바로 직전 부분이다.

상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)는 상기 제어유닛(미도시)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제어유닛(미도시)이 상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)에 의해 촬영된 영상 정보를 바탕으로 선명도 변화를 실시간으로 검출하고, 이 선명도 변화에 따라 기판(G)의 굴곡 방향과 정도를 판단하여 노즐(14)의 높이를 조정하게 된다.

도 4와 도 5를 참조하여, 상기와 같이 구성된 디스펜스 헤드(10)에 의해 페 이스트(P)가 도포되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

작업자가 디스펜스 헤드(10)의 승강블록(12)에 시린지(13)를 고정시키고, 페이스트 도포장치를 가동시키면, 페이스트 도포장치의 스테이지(5)(도 2참조) 상에 기판(G)이 안착된 후 흡착되어 고정된다.

그리고, 디스펜스 헤드(10)의 승강블록(12)이 서보모터(15)와 볼스크류(16)의 작동에 의해 소정 높이로 하강하여, 노즐(14) 끝단이 기판(G)과 소정의 높이를 유지한다.

이어서, 헤드지지부(미도시) 또는 스테이지(미도시)가 수평으로 상대 이동하면서 기판(G)에 페이스트(P)가 도포된다. 이 때, 상기 제 1,2높이측정용 카메라(18, 19)는 기판(G) 쪽을 촬영하여 제어유닛(미도시)으로 전송하고, 제어유닛은 이 영상정보를 바탕으로 기판의 높이 변화를 실시간으로 한다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, 기판(G)의 면이 어느 지점에서 상향 경사지게(볼록하게) 형성되는 경우, 변곡 지점에서 기판(G)의 상면이 제 1높이측정용 카메라(18)의 초점 위치보다 상측으로 이동하게 되어 초점이 점점 맞지 않게 된다. 반대로 상기 변곡 지점에서 기판(G)의 상면이 제 2높이측정용 카메라(19)의 초점 위치와 가까워지면서 점차적으로 초점이 맞춰지게 된다. 따라서, 상기 변곡 지점에서 제 1높이측정용 카메라(18)에 의해 촬영된 영상의 선명도, 예를 들어 콘트라스트비는 점차 감소하게 되고, 제 1높이측정용 카메라(18)에 의해 촬영된 영상의 콘트라스트비는 증가하게 된다.

이 경우 제어유닛(미도시)은 기판(G) 면의 상향 경사진 것으로 판단하여 서 보모터(15)가 승강블록(12) 및 노즐(14)을 상측으로 소정 높이만큼 상승시키도록 제어하고, 이로써 노즐(14)과 기판(G) 면 간의 거리를 일정하게 유지시킨다.

반대로, 도 5에 도시된 것과 같이, 기판(G)의 면이 하향 경사지게(오목하게) 형성되는 경우, 변곡 지점에서 기판(G)의 상면이 제 1높이측정용 카메라(18)의 초점 위치보다 하측으로 이동하게 되어 초점이 점점 맞지 않게 된다. 이와 동시에, 기판(G)의 상면이 제 2높이측정용 카메라(19)의 초점 위치와 더 멀어지면서 점차적으로 초점이 더욱 맞지 않게 된다.

따라서, 제 1높이측정용 카메라(18)의 초점이 점점 맞지 않게 되면서 콘트라스트비가 점차 감소하게 되고, 이와 함께 제 2높이측정용 카메라(19)의 초점도 더욱 맞지 않게 되어 콘트라스트비가 더 감소하게 된다.

이 경우, 제어유닛(미도시)은 기판(G)의 면이 하향 경사진 것으로 판단하여 서보모터(15)가 승강블록(12) 및 노즐(14)을 하측으로 소정 높이 만큼 하강시키도록 제어하고, 이로써 노즐(14)과 기판(G) 면 간의 거리를 일정하게 유지시킨다.

전술한 것과 같이, 상기 디스펜스 헤드(10)는 상호 다른 초점 거리를 갖는 2개의 높이측정용 카메라(18, 19)를 이용하여 기판(G)을 촬영하고, 촬영된 영상의 선명도 변화에 따라 기판(G)의 굴곡 방향과 정도를 계측하여 노즐(14)의 높이를 조정함으로써 노즐(14)과 기판(G) 간의 간격을 항상 일정하게 유지시키고 페이스트 도포 높이를 균일하게 유지시킨다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 서로 초점거리가 다른 적어도 2개의 높 이측정용 카메라로 기판의 영상을 촬영하여 기판의 굴곡을 검출하고, 노즐의 높이를 조정할 수 있으므로 기판의 높이가 급작스럽게 변하더라도 이를 놓치지 않고 찾아낼 수 있다. 따라서, 노즐과 기판 간의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 기판의 전(全)구간에서 페이스트의 도포 높이를 균일하게 할 수 있다.

또한, 기판에 대한 반사율이 낮은 레이저빔을 방출하지 않고, 비전에 의해 기판의 높이를 감지하므로 기판의 높이 변위 측정이 정확하게 이루어질 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 페이스트 도포장치에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강블록과;

   상기 승강블록에 장착되어 기판 면에 페이스트를 토출시키는 페이스트 토출부와;

   상기 승강블록을 상하로 임의의 양만큼 이동시키는 구동유닛과;

   상기 승강블록에 기판 쪽을 촬영하도록 설치되며, 서로 다른 높이에 초점이 맞춰진 적어도 2개의 높이측정용 카메라와;

   상기 높이측정용 카메라에 의해 촬영되는 영상의 선명도 변화에 따라 상기 구동유닛의 작동을 제어하여 페이스트 토출부의 높이를 조정하는 제어유닛을 포함하여 구성된 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 페이스트 토출부는 상기 승강블록에 착탈 가능하게 결합되며 내부에 페이스트가 수납되는 시린지와, 상기 시린지의 하단에 연결되어 페이스트를 토출하는 노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 높이측정용 카메라는 기판의 상면에 초점이 맞춰진 제 1높이측정용 카메라와, 기판의 상면으로부터 일정 거리 이격된 높이에 초점이 맞춰진 제 2높이측정용 카메라로 구성된 것을 특징으로 하는 페이스트 도포장치의 디스펜스 헤드.

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