KR20130016801A - 액정 적하용 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이의 제조 과정에서 기판 상에 액정을 적하시키기 위한 액정 적하용 노즐에 관한 것이다.
본 발명은, 하면에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈과 연통하며 액정이 유입되는 액정 유입부가 구비되는 케이스; 및 상기 삽입홈에 삽입되며 상기 삽입홈 내에서 위에서부터 아래로 기공의 크기가 큰 순서대로 적층되는 적어도 둘 이상의 다공성 부재를 포함하는 액정 분할부를 포함하며, 상기 액정 유입부를 통해 유입되는 액정이 상기 다공성 부재들 중 최상단의 다공성 부재에 유입되어 적층된 상기 다공성 부재들을 차례로 통과한 후 최하단의 다공성 부재를 통해 적하 되는 액정 적하용 노즐을 제공한다.

Description

액정 적하용 노즐{Dispensing nozzle for liquid crystal}
본 발명은 기판 상에 액정을 적하시키기 위한 액정 적하용 노즐에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 액정 셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 입력하여 액정 셀들의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하는 표시장치이다.
액정 디스플레이를 제조하기 위하여 종래에는 액정 진공 주입 방식을 사용하였으나, 근래에는 액정 적하 방식이 많이 사용되고 있다. 액정 적하 방식은 액정을 직접 기판에 적하하고, 적하된 액정을 기판의 합착 압력에 의해 기판 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 방식이다.
이러한 액정 적하 방식에 따른 액정 디스플레이 제조 방식에 있어서는, TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 제조한 다음, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 실런트 패턴을 형성하고, 액정 디스펜서를 이용하여 이 실런트 패턴의 안쪽 영역에 매트릭스 형태의 패턴으로 액정들을 적하한 후, 두 기판을 서로 합착한다. 두 기판이 합착되면서 액정 방울들은 두 기판 사이에서 액정층을 형성한다.
액정을 기판상에 적하시키는 장비의 일례로써, 대한민국 등록특허 제0758849호에 개시된 액정 디스펜서가 이용될 수 있다. 액정 디스펜서는 하나 또는 그 이상의 디스펜싱 헤드유닛을 구비하며, 디스펜싱 헤드유닛이 기판에 대해 상대 이동하면서 노즐을 통해 기판상에 액정을 적하시킨다. 이때, 디스펜싱 헤드유닛에 구비된 실린더 및 피스톤의 흡입 및 토출 행정에 의해 소정 양의 액정 방울이 노즐을 통해 토출된다.
그런데, 노즐로부터 토출된 액정 방울이 기판상에 안착될 때 액정 방울이 기판 표면에 충돌하는데, 이와 같은 충돌에 의하여 액정 디스플레이의 화질이 균일하지 않고 얼룩지는 무라(mura) 현상이 발생됨으로써 액정 디스플레이의 불량이 유발된다. 무라 현상을 방지하기 위해서는 기판에 적하되는 액정의 질량을 줄여서 액정이 기판에 가하는 충격량을 줄여야 한다.
그러나, 기판에 적하되어야 하는 액정 총량의 변화 없이 노즐을 통해 토출되는 액정 방울의 질량을 감소시키면, 결과적으로 일정 양의 액정을 여러 방울로 나누어 토출시켜야 하므로 액정 토출 횟수가 늘어나게 되어 액정 적하 공정 시간이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판에 적하되어야 하는 액정의 총량이 동일할 때 액정 적하 시간을 증가시키지 않고도 기판에 적하되는 액정 방울 각각의 질량을 줄일 수 있는 액정 적하용 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 하면에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈과 연통하며 액정이 유입되는 액정 유입부가 구비되는 케이스; 및 상기 삽입홈에 삽입되며 상기 삽입홈 내에서 위에서부터 아래로 기공의 크기가 큰 순서대로 적층되는 적어도 둘 이상의 다공성 부재를 포함하는 액정 분할부를 포함하며, 상기 액정 유입부를 통해 유입되는 액정이 상기 다공성 부재들 중 최상단의 다공성 부재에 유입되어 적층된 상기 다공성 부재들을 차례로 통과한 후 최하단의 다공성 부재를 통해 적하 되는 액정 적하용 노즐을 제공한다.
여기서, 상기 액정 분할부는, 최상단에 배치되는 제1 다공성 부재; 및 상기 제1 다공성 부재의 하단에 배치되며 상기 제1 다공성 부재를 통해 유입된 액정이 적하 되는 제2 다공성 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다공성 부재는, 다공성 세라믹으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 다공성 부재 중 최하단에 배치되는 다공성 부재의 하면에는 액정이 맺히는 것을 방지하기 위하여 표면 마찰력을 감소시키는 표면 처리가 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 위에서부터 아래로 기공의 크기가 큰 것부터 차례로 적층되는 다공성 부재에 의해 액정이 분할되어 적하되므로, 액정 흡입 및 토출 행정 횟수를 증가시키지 않으면서도 노즐을 통해 적하되는 액정 방울의 질량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 액정 유입부의 좁은 면적을 통해 유입되는 액정을 다공성 부재의 전체 면적에 걸쳐 골고루 적하시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하용 노즐의 분해된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 액정 적하용 노즐의 결합된 상태를 도시하는 수직단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하용 노즐의 작동 과정을 순차적으로 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하용 노즐의 분해된 상태를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 액정 적하용 노즐의 결합된 상태를 도시하는 수직단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하용 노즐은, 하면에 삽입홈(12)이 형성되고, 삽입홈(12)과 연통하는 액정 유입부(11)가 형성되는 케이스(10)와, 위에서부터 아래로 기공(22, 24)의 크기가 큰 순서대로 적층되어 삽입홈(12)에 삽입되는 둘 이상의 다공성 부재(21, 23)를 포함하는 액정 분할부를 포함한다.
케이스(10)는 하면에 소정의 깊이를 가지는 삽입홈(12)을 구비함으로써 수직단면 형상이 하측이 개방된 U자 형상이며, 상면에는 액정 공급 유닛(미도시)으로부터 액정이 유입되는 액정 유입부(11)가 구비된다.
삽입홈(12)은 다공성 부재(21, 23)와 동일한 평면 형상 및 소정의 깊이를 가진다. 삽입홈(12)에는 복수의 다공성 부재(21, 23)가 삽입되어 고정된다. 케이스(10)는 삽입된 다공성 부재들(21, 23)의 측면 및 최상단의 다공성 부재(21)의 상면을 둘러싼다. 또한, 필요에 따라서 케이스(10)는 최하단의 다공성 부재(23)의 하면의 일정 면적을 둘러쌀 수 있다. 따라서, 다공성 부재들(21, 23)은 케이스(10)의 삽입홈(12)에 삽입되어 고정됨으로써 적층된 상태가 유지된다. 또한, 케이스(10)는 다공성 부재(21, 23)를 통과하는 액정이 다공성 부재(21, 23)의 측면을 통해 외부로 유출되는 것을 방지한다.
액정 유입부(11)는 최상단에 배치되는 다공성 부재(21)에 액정이 유입되기 위한 액정 유입 통로이다. 액정 유입부(11)는 삽입홈(12)과 연통됨으로써 액정 유입부(11)를 통해 유입되는 액정은 삽입홈(12)에 삽입된 최상단의 다공성 부재(21)에 유입될 수 있다. 액정 유입부(11)는 최상단의 다공성 부재(21)와 연통할 수 있는 다양한 위치에 형성될 수 있으나, 액정 유입부(11)를 통해 유입되는 액정이 최상단의 다공성 부재(21)의 상면의 중심에 유입될 수 있는 위치, 예컨대 케이스(10)의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.
다공성 부재(21, 23)는 다공성 재료로 제조되는데, 본 발명의 다공성 부재(21, 23)에는 표면 및 내부에 다수의 미세한 기공이 형성된다. 다공성 부재에는 복수의 기공들이 다공성 부재의 부피에 걸쳐 균일하게 분포되어 있고, 각각의 기공들은 이웃하는 다른 기공과 서로 연결되어 있다. 이와 같은 다공성 부재의 구조적인 특성에 의하여 다공성 부재의 일 면으로부터 유입되는 액정은 다공성 부재에 형성된 기공들을 통해 다공성 부재의 전체 부피에 걸쳐 퍼질 수 있다.
다공성 부재(21, 23)에 형성되는 기공들(22, 24)은 균일한 크기를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 어느 하나의 다공성 부재에 형성되는 기공들은 대략 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 서로 다른 다공성 부재에는 서로 다른 크기의 기공이 형성된다.
복수의 다공성 부재(21, 23)는 케이스(10)의 삽입홈(12)에 삽입되되, 삽입홈(12) 내에서 위에서부터 아래로 기공(22, 24)의 크기가 큰 순서대로 적층된다. 즉, 최상단에는 기공(22)의 크기가 가장 큰 다공성 부재(21)가 배치되고, 최하단에는 기공(24)의 크기가 가장 작은 다공성 부재(23)가 배치된다.
다공성 부재(22, 24)는 기공(22, 24) 내를 유동하는 액정과 반응이 일어나지 않는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 기공(22, 24)의 크기를 자유롭게 조절할 수 있는 성형성이 우수한 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 다공성 부재는, 예컨대 다공성 세라믹(porous ceramic)으로 제조될 수 있다. 본 발명에 사용되는 복수의 다공성 부재는 동일한 재료로 제조되거나, 서로 다른 재료로 제조될 수 있다.
기공의 크기가 서로 다른 다공성 부재들이 적층되는 경우 기공의 크기가 큰 다공성 부재로 유입된 액정은 해당 다공성 부재의 일정 부피에 걸쳐 퍼진 후에 기공의 크기가 큰 다공성 부재와 기공의 크기가 작은 다공성 부재의 경계면에 도달한다. 이때, 액정은 기공의 크기가 작은 다공성 부재로 퍼지기 보다는 기공의 크기가 큰 다공성 부재 내에서 쉽게 퍼질 수 있기 때문에, 액정은 기공의 크기가 큰 다공성 부재의 전체 부피에 걸쳐 퍼진 후에 기공의 크기가 작은 다공성 부재로 퍼진다. 따라서, 상단으로부터 하단으로 갈수록 다공성 부재의 기공의 크기가 작아지도록 다공성 부재가 배치됨으로써, 액정 적하용 노즐로 유입된 액정이 다공성 부재의 전체 면적에 걸쳐 퍼진 후에 적하될 수 있다.
다공성 부재의 개수는 사용자의 필요에 따라 결정될 수 있으나, 이하의 설명에서는 다공성 부재가 두 개 구비되는 것을 예로 들어 설명한다.
액정 유입부(11)를 통해 유입된 액정을 복수의 액정 방울로 분할하여 적하시키기 위한 액정 분할부는, 다수의 기공(22)이 형성되며, 액정 유입부(11)를 통해 유입된 액정이 유입되는 제1 다공성 부재(21)와, 제1 다공성 부재(21)에 형성되는 기공(22)보다 작은 크기의 기공(24)이 다수 형성되며, 제1 다공성 부재(21)의 하측에 배치되어 제1 다공성 부재(21)로부터 유입된 액정이 적하되는 제2 다공성 부재(23)를 포함한다.
제1 다공성 부재(21)는 액정 유입부(11)로부터 유입되는 액정을 제1 다공성 부재(21)의 전체 부피에 걸쳐 퍼트리는 역할을 하며, 제2 다공성 부재(23)는 제1 다공성 부재(21)에 유입된 액정이 제1 다공성 부재(21)의 전체 부피에 걸쳐 퍼지기 전에 제1 다공성 부재(21)의 하면을 통해 적하되는 것을 지연시키고, 제1 다공성 부재(21)로부터 유입되는 액정이 적하되는 통로 역할을 한다.
이를 위해, 제1 다공성 부재(21)는 제1 다공성 부재(21)의 기공(22)으로 유입된 액정이 수직 방향보다는 수평 방향으로 더 빨리 퍼질 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
제2 다공성 부재(23)의 기공(24)은, 제1 다공성 부재(21)의 기공(22)의 크기보다 작은 크기로 형성되되, 제1 다공성 부재(21)로부터 유입된 액정이 원활하게 배출될 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 제2 다공성 부재(23)의 기공(24)의 크기는, 사용되는 액정의 점도, 액정 공급 유닛으로부터 일정한 액정 공급 행정과정을 통해 액정 적하용 노즐에 한 번에 유입되는 액정의 양 등을 고려하여 결정될 수 있다. 그리고, 제2 다공성 부재(23)의 하면은 수평면에 평행하고, 평탄하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 다공성 부재(23)의 하면에는 적하되는 액정이 맺히는 것을 방지하기 위한 표면 처리가 되는 것이 바람직하다. 예컨대 탄소나노튜브 코팅(CNT Coating), 나노 코팅(Nano Coating), DLC 코팅(diamond like carbon Coating) 등이 있을 수 있다.
본 실시예에서 다공성 부재는 사각형의 평면을 가지나, 다공성 부재는 사용자의 필요에 따라 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 다공성 부재는, 예컨대 원형 또는 오각형, 육각형 등의 다각형으로 형성될 수 있다. 그러나, 다공성 부재가 다양한 형상으로 형성될 수 있음에도 불구하고, 각 다공성 부재는 동일한 단면 형상 및 면적을 가지는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하용 노즐의 작동 과정을 순차적으로 도시하는 도면이다. 이하에서는, 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 본 실시예에 따른 액정 적하용 노즐의 작동과정을 설명한다.
먼저, 액정 공급 유닛으로부터 액정 적하용 노즐로 액정이 유입되면, 액정이 액정 유입부(11)를 통해 제1 다공성 부재(21)로 유입된다. 제1 다공성 부재(21)로 유입된 액정은 액정의 공급 압력에 의하여 기공(22)을 통해 제1 다공성 부재(21) 내에서 수직 방향 및 수평 방향으로 퍼진다(도 3a 및 도 3b 참조). 액정이 제1 다공성 부재(21)의 하면까지 도달하면 제1 다공성 부재(21) 내의 액정은 제2 다공성 부재(23)로 유입되지 않고 제1 다공성 부재(21) 내에서 퍼진다(도 3c 참조). 이는 상술한 바와 같이, 제1 다공성 부재(21)의 기공(22)의 크기가 제2 다공성 부재(23)의 기공(24)보다 크기 때문에 액정이 기공의 크기가 제1 다공성 부재(21)보다 작은 제2 다공성 부재(23)로 퍼지기 보다는 제1 다공성 부재(21) 내부에서 먼저 퍼지기 때문이다. 제1 다공성 부재(21)의 전체 부피에 걸쳐 퍼진 액정은 제2 다공성 부재(23)로 유입된 후 제2 다공성 부재(23)의 기공(24)을 통해 제2 다공성 부재(23)의 하면까지 도달하게 되며, 최종적으로 제2 다공성 부재(23)의 하면을 통해 적하된다(도 3d 참조).
이와 같이, 액정 적하용 노즐에 유입되는 한 방울의 액정이 여러 방울로 분할되어 액정 적하용 노즐로부터 토출되므로, 기판에 적하되는 액정의 질량이 감소된다. 또한, 액정 유입부(11)의 좁은 면적을 통해 유입되는 액정이 다공성 부재의 면적 전체에 걸쳐 골고루 적하될 수 있다.
10: 케이스 11: 액정 유입부
12: 삽입홈 21: 제1 다공성 부재
22: 제1 다공성 부재의 기공 23: 제2 다공성 부재
24: 제2 다공성 부재의 기공

Claims (4)

  1. 하면에는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈과 연통하며 액정이 유입되는 액정 유입부가 구비되는 케이스; 및
    상기 삽입홈에 삽입되며 상기 삽입홈 내에서 위에서부터 아래로 기공의 크기가 큰 순서대로 적층되는 적어도 둘 이상의 다공성 부재를 포함하는 액정 분할부
    를 포함하며,
    상기 액정 유입부를 통해 유입되는 액정이 상기 다공성 부재들 중 최상단의 다공성 부재에 유입되어 적층된 상기 다공성 부재들을 차례로 통과한 후 최하단의 다공성 부재를 통해 적하되는 액정 적하용 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정 분할부는,
    최상단에 배치되는 제1 다공성 부재; 및
    상기 제1 다공성 부재의 하단에 배치되며 상기 제1 다공성 부재를 통해 유입된 액정이 적하되는 제2 다공성 부재
    를 포함하는 액정 적하용 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 부재는, 다공성 세라믹으로 이루어지는 액정 적하용 노즐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 부재 중 최하단에 배치되는 다공성 부재의 하면에는 액정이 맺히는 것을 방지하기 위하여 표면 처리가 되는 액정 적하용 노즐.
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