KR20140092501A - 액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법 - Google Patents

액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 액정패널과 터치패널을 광학접착수지를 통해 접착하는 공정을 자동 접착시스템을 통해 진행하는 것이다. 이를 통해, 액정패널과 터치패널의 접착작업을 자동화하여 생산성을 높이고 부착상태가 균일하고도 안정화되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 합착부의 상하 이동이 가능한 갭 가변 제어 스테이지 그리고 커버 글라스의 일측면에 접착수지를 도포하는 갭 디스펜서를 통하여 다양한 크기의 터치패널과 액정패널의 부착이 가능함으로써 최적의 공정 조건을 확보할 수 있다. 또한 도포되는 접착수지의 넘침이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있어, 외부로 흘러 넘친 접착수지를 제거하기 위한 별도의 세정공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법{Automatic bonding system for LCD and automatic bonding method using the same}
본 발명은 액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이중, 액정표시장치는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의해 화상을 구현함에 따라 동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
또한, 최근에는 글씨나 그림을 보다 편하고 정교하게 입력할 수 있는 장점을 갖는 터치패널이 전자수첩이나 개인용 정보처리 장치들에 많이 사용되고 있는데, 이에 최근에는 횡전계형 액정표시장치에 이와 같은 터치패널을 부착한 터치패널 타입 액정표시장치가 제공되고 있다.
한편, 액정패널 상에 적층되는 구성들은 기본적으로 무색 투명한 재질을 이용하고 있으나, 적층되는 구성요소가 늘어남에 따라 액정패널에 표시된 영상의 색감을 유지하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 액정패널 상에는 최소한으로 적층되는 구성요소를 줄이는 것이 바람직한데, 이를 위해, 액정패널 상에 터치패널을 부착하기 위해서는 양면테이프와 같은 접착제를 터치패널과 액정패널의 가장자리를 따라 형성하여 접착시키는 것이 바람직하다.
그러나, 이와 같은 경우에도 터치패널과 액정패널 사이에 에어갭(air gap)이 존재하게 되므로, 에어갭과 액정패널 간의 큰 광 굴절율 편차로 인해 빛이 산란되어 화질이 떨어지며, 내부의 에어갭으로 인해 구조적 강도가 취약하게 되어 터치패널이 외력에 의해 쉽게 파손되는 등의 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고화질 화면을 제공할 수 있고 다양한 디자인 색감을 용이하게 구현할 수 있는 동시에 내부 강도를 향상시킬 수 있는 터치패널 타입 액정표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 터치패널과 액정패널의 접착공정을 신속하고 정밀하게 수행하여 제품 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치용 자동 접착시스템 및 이를 이용하는 접착방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명은 반전아암을 포함하며 제 1 기판을 합착부에 공급하는 제 1 기판 공급부와, 접착수지 도포부를 포함하며 제 2 기판을 합착부에 공급하는 제 2 기판 공급부와, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착공정을 진행하는 합착부와, 상기 기판들을 접착시키는 상기 접착수지의 가경화공정을 진행하는 가경화부와, 상기 기판들을 접착시키는 상기 접착수지의 본경화공정을 진행하는 본경화부를 포함하며,상기 합착부에 의해 합착되는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 갭은 갭 가변 제어 스테이지에 의해 제어되는 합착 갭을 갖는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 반전아암을 통해 제 1 기판을 합착부 서포터에 공급하는 단계와, b) 접착수지 도포부의 제 1 스테이지를 통해 제 2판의 일측면부터 접착수지를 스캔(Scan)방식으로 도포하는 단계와, c) 상기 접착수지가 도포된 상기 제 2 기판을 상기 합착부 제 2스테이지에 공급하는 단계와, d) 상기 제 2 스테이지에 공급된 상기 제 2 기판을 상기 서포터 하부로 이송하는 단계와, e) 상기 제 1 및 제 2 기판을 상기 접착수지를 사이에 두고 합착하는 단계와, f) 상기 합착된 제 1 및 제 2 기판을 가경화부로 이송하여, 상기 접착수지를 UV를 사용하여 가경화시키는 단계와, g) 상기 가경화된 상기 합착된 제 1 및 제 2 기판을 본경화부로 이송하여 상기 접착수지를 UV를 사용하여 본경화시키는 단계를 포함하는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법을 제공한다.
여기서 상기 e) 단계에서, 상기 접착수지 도포부는 저장탱크와, 한 개의 노즐을 포함하는 분사헤드를 포함하는 접착수지 도포부(slit nozzle unit)이 구비되며, 상기 분사헤드는 상기 제 2 기판의 상부를 가로지르는 바(bar) 형상으로 이루어져, 상기 분사헤드가 일 방향으로 스캔(scan) 이동하면서 상기 제 2 기판의 테두리 일부를 제외한 전(全) 면적에 걸쳐 상기 접착수지를 도포한다.
또한, 상기 접착수지 도포부는 상기 접착수지의 양을 제어할 수 있는 제어부와 레이저변위센서를 포함하여, 상기 접착수지 도포부와 상기 제 2 기판 사이의 간격을 측정한다.
그리고 상기 e) 단계에서, 상기 합착부는 상하로 위치조절이 가능한 롤과 갭 블록이 구비되어, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 크기에 따라 갭 조절이 가능하며, 합착 중 상기 접착수지와 상기 롤 사이에 표면장력을 이용하며 상기 롤이 상기 제 1 기판을 따라 이동 시 접착수지가 롤을 따라가면서 합착이 가능하다.
또한 상기 e) 단계에서, 상기 합착부는 갭 디스펜서를 구비하며 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 합착 전 상기 제 1 기판의 일측에 상기 접착수지를 도포하여 접착수지 간 접촉을 시작으로 합착이 진행되어 기포 발생을 현저히 줄일 수 있다.
그리고 상기 f) 단계에서, 상기 가경화부는 합착된 기판 측면에 UV를 직접 조사하여 접착수지 경화율을 향상시킬 수 있는 UV LED를 포함한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
액정패널과 터치패널을 광학접착수지를 통해 접착하는 공정을 자동 접착시스템을 통해 진행함으로써, 액정패널과 터치패널의 접착작업을 자동화하여 생산성을 높이고 부착상태가 균일하고도 안정화되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명은 합착되는 상기 터치패널과 액정패널 사이의 갭을 조절할 수 있는 합착부의 갭 블록과 롤을 통해 다양한 두께의 패널을 다양한 갭으로 부착 가능하며 터치패널의 일측면에 접착수지를 도포하는 갭 디스펜서를 통하여 합착 시작 시 접착수지 간 접촉으로 기포발생을 최소화하여 부착이 가능하게 함으로써 최적의 공정 조건을 확보할 수 있다. 또한 도포되는 접착수지의 넘침이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있어, 외부로 흘러 넘친 접착수지를 제거하기 위한 별도의 세정공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 접착수지를 접착수지 도포부를 통해 스캔(scan) 이동하면서 한번에 도포할 수 있어, 접착수지 도포 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 기판 전면이 도포되므로 접착수지 미충진 구간이 발생하지 않아 기포발생이 현저히 줄어든다. 그리고 도포되는 접착수지의 양을 정밀 제어할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, UV LED를 통해 접착수지를 가경화함으로써, 수은 자외선 램프(mercury UV lamp) 또는 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)를 사용하는 것에 비해 많은 광량이 조사되기 때문에 경화율이 증가되어 공정의 효율성이 증가되는 효과가 있다.
또한, 화질저하를 방지하고, 외부 충격이나 압력에 대한 내부 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치에 있어 터치센서의 동작을 설명한 간략한 단면도.
도 3은 액정패널과 터치패널의 접착시스템을 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 접착수지 도포부를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 합착부와 가경화부를 개략적으로 도시한 사시도.
도 6a는 합착부를 개략적으로 도시한 사시도.
도 6b는 합착부의 갭 가변 제어 스테이지를 개략적으로 도시한 사시도.
도 7는 가경화부를 도시한 사시도.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1 ", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(10)는 액정패널(20)과 액정패널(20) 상부의 터치패널(30)로 이루어진다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 액정패널(20)은 어레이기판인 제 1 기판(21)과 컬러필터기판인 제 2 기판(22)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 제 1 및 제 2 기판(21, 22) 사이에는 액정층(23)이 개재되어 있다. 이때, 도시하지는 않았지만 제 1 기판(21) 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선과 게이트배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선이 구성되어 있다. 그리고, 각 화소영역의 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에는 박막트랜지스터가 형성되며, 각 화소영역에는 박막트랜지스터와 드레인 콘택홀을 통해 연결되는 다수의 화소전극이 형성되어 있다.
박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.
이때, 화소전극은 바(bar) 형태로 다수개로 분리되어 서로 이격하며, 각 화소영역 내에 형성되고 있다. 또한 게이트배선과 나란하게 동일한 층에 공통배선이 형성되고, 공통배선과 전기적으로 연결되며 각 화소영역 내에 분리된 다수의 화소전극과 교대하여 이격하며 다수의 공통전극이 형성된다.
한편, 변형예로서 화소전극은 판 형태로 각 화소영역 별로 형성될 수도 있다. 이때 화소전극의 일부는 게이트배선과 중첩되어 형성되어, 스토리지 커패시터를 이루도록 구성될 수도 있다.
그리고, 각 화소영역 내에 다수의 화소전극과 공통전극이 이격하는 형태로 구성될 경우 IPS모드로 동작하는 제 1 기판(21)을 이루게 되며, 공통전극을 제외하고 판 형태의 화소전극 만이 제 1 기판(21)에 형성될 경우 이는 TN모드, ECB모드, VA모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 제 1 기판(21)을 이루게 된다. 도면에 있어서는 IPS모드로 동작하는 제 1 기판(21)을 일예로 설명하겠다.
그리고 제 1 기판(21)과 마주보는 제 2 기판(22) 상에는 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 블랙매트릭스가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하는 컬러필터층이 형성되어 있다.
그리고, 컬러필터층 상부에는 오버코트층이 형성되어 있다.
이때, 제 1 , 제 2 기판(21, 22)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판(25a, 25b)이 각각 부착된다.
그리고, 액정패널(20)의 상부에는 터치패널(30)이 위치한다.
여기서, 액정패널(20)의 상부에 위치하는 터치패널(30)은 저항막 방식(Resistive)의 디지타이저로서, 상부전극(35, 도 2a 참조)이 형성된 필름형태의 상부기판(32, 도 2a 참조)과, 하부전극(33, 도 2a 참조)이 형성된 하부기판(31, 도 2a 참조)과, 상부기판(32, 도 2a 참조) 및 하부기판(31, 도 2a 참조) 사이에 서로 일정 공간을 갖도록 스페이서(Spacer : 미도시)가 형성되어 있다.
이때, 상부기판(32, 도 2a 참조)에 손가락(40, 도 2a 참조) 또는 펜과 같은 소정의 입력 수단으로 어느 한 지점에 접촉하게 되면, 상부기판(32, 도 2a 참조)에 형성된 상부전극(35, 도 2a 참조)과 하부기판(31, 도 2a 참조)에 형성된 하부전극(33, 도 2a 참조) 사이의 정전용량의 변동이 발생하게 되고, 그 위치의 변동값을 읽어들인 후 제어 장치에서 전위차의 변화에 따라 위치 좌표를 찾을 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 타입 액정표시장치에 있어 터치센서의 동작을 설명한 간략한 단면도이다.
설명의 편의를 위해 액정패널(도 1의 20)과 제 1 및 제 2 편광층(도 1의 25a, 25b)을 생략하고 터치패널(30)만을 간략히 도시하였다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널 타입 액정표시장치(도 1의 10)에 있어 터치패널(30)의 상부기판(32) 표면에 대해 사용자의 손가락(37) 등의 터치가 이루어지지 않았을 경우, 상부전극(35)과 하부전극(33) 간에 형성되는 프린지 필드가 일정하게 유지됨으로써 커패시터의 용량변화가 없으므로, 동작을 하지 않게 된다.
그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 터치패널(30)의 상부기판(32)의 표면에 사용자의 손가락(37) 등의 터치가 발생하면 상부전극(35)과 하부전극(33) 간에 형성되는 프린지 필드가 터치가 이루어진 손가락(37) 등에 영향을 받아 변화를 일으키게 됨으로써 터치센서가 터치된 것을 감지하게 되고, 이를 통해 터치 시의 동작을 실시하게 된다.
즉, 터치패널(30)의 터치센서는 하부전극(33)과 상부전극(35) 그리고 이들 사이의 일정 간격 이격된 갭(gap)으로 구성되는 커패시터 형태를 이루게 되며, 이때 손가락(37) 등이 접촉하게 되면 커패시터의 프린지 필드 변동에 의한 용량 변화를 인식하여 터치센서로서의 작용을 하게 되는 것이다.
한편, 터치패널(30)은 정전용량 방식 외에도 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 사용될 수도 있다.
여기서, 액정패널(도 1의 20)과 터치패널(30)은 광학접착수지(220, 도 4 참조)를 통해 서로 접착되는데, 광학접착수지(220, 도 4 참조)는 투광도 및 탄성이 높은 특징을 갖는다.
따라서, 이와 같은 광학접착수지(220, 도 4 참조)를 이용하여 접착된 액정패널(도 1의 20)과 터치패널(30)은 광학접착수지(220, 도 4 참조)가 터치패널(30)과 액정패널(도 1의 20) 간의 접합면 전체를 탄성적으로 지지하는 구조로 이루어짐으로써, 광학접착수지(220, 도 4 참조)을 매우 얇게 형성해도 외력에 대해 충분한 내부 강도를 확보할 수 있다.
또한, 광학접착수지(220, 도 4 참조)의 굴절율이 터치패널(30)과 동일하고 그 두께도 얇기 때문에, 빛의 산란으로 인한 화질 저하도 발생하지 않는 장점도 있다.
여기서, 본 발명은 광학접착수지(220, 도 4 참조)를 통해 액정패널(도 1의 20)과 터치패널(30)을 접착하는 공정을 자동 접착시스템(100, 도 3 참조)을 통해서 진행하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 액정패널(도 1의 20)과 터치패널(30)의 접착작업을 자동화하여 생산성을 높이고 부착상태가 균일하고도 안정화되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 3은 액정패널과 터치패널의 접착시스템을 개략적으로 도시한 평면도이며,
도 4는 접착수지 도포부을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고 도 5는 합착부와 가경화부를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 6a는 합착부를 개략적으로 도시한 단면도, 도 6b는 합착부를 개략적으로 도시한 정면도, 그리고 도 7은 가경화부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 액정패널(20)과 터치패널(30)의 자동 접착시스템(100)은 크게 액정패널 공급부(200)와 터치패널 공급부(300) 그리고 액정패널(20)과 터치패널(30)의 접착부(400)로 구분되며, 각각의 영역은 액정패널(20)과 터치패널(30)이 안착되는 스테이지(210, 410, 420)를 통해 인라인(in??line)방식으로 이루어진다.
즉, 액정패널 공급부(200)는 제 1 스테이지(210) 상에 액정패널(20)을 제공하는 제 1 로더/언로더부(201)가 순차적으로 위치하며, 터치패널 공급부(300)는 합착부 서포터 상에 터치패널(30)을 반전하여 제공하는 제 2 로더부(301)가 위치한다.
그리고, 접착부(400)는 제 2 스테이지(410) 상에 액정패널 공급부(200)와 터치패널 공급부(300)로부터 각각 공급되는 액정패널(20)과 터치패널(30)을 합착하는 합착부(402), 가경화부(403) 그리고 로더/언로더(loader/unloader)부(401), 본경화부(404) 그리고 언로더부(405)가 순차적으로 위치한다.
여기서, 터치패널 공급부(300)는 터치패널 로딩, 세정, 보호필름 박리, 두께측정, 반전되어 합착부의 서포터(도5의 412 참조)에 공급되기까지 인라인 방식으로 이루어지며, 액정패널 공급부(200)는 터치패널 로딩, 세정, 보호필름 박리, 두께측정, 접착수지 도포 그리고 합착부의 제2 스테이지로 공급되기까지 인라인 방식으로 이루어진다.
여기서 액정패널(20)과 터치패널(30)의 세정, 보호필름 박리, 두께측정에 대한 기술적인 내용은 이미 공지된 내용으로 추가적인 설명은 생략하겠다.
그리고, 접착부(400)는 제 2 스테이지(410)와 제 3 스테이지(420)를 통해 인라인 방식으로 이루어진다.
여기서, 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 로더/언로더부(201)는 통상의 것으로, 다수의 액정패널(20)을 제1 스테이지(210)로 순차적으로 공급될 수 있게 하며, 제 2 로더부(반전아암)(301)는 통상의 것으로 다수의 터치패널(30)을 합착부(402)의 서포터(412)로 순차적으로 공급될 수 있도록 한다.
즉, 액정패널(20)은 제1 로더부(201)의 로딩로봇(미도시)에 의해 제 1 스테이지(210) 상에 제공되며, 터치패널(30) 또한 제 2로더부(301) 내 로딩로봇(미도시)에 의하여 합착부(402)내 서포터(도5 내 412) 상에 제공된다.
여기서, 제1 스테이지(210)는 액정패널(20)이 접착수지 도포를 위해 놓이는 곳이며, 서포터(도 5 내 412)는 액정패널(20)과 터치패널(30)의 합착을 위해 터치패널(30)이 놓이는 곳이다.
접착수지 도포부(202)에는 슬릿노즐 유닛(Slit nozzle unit : 도 4 내 230)이 구비되어, 액정패널(20)의 전면에 접착수지(220)를 도포하게 된다.
여기서, 접착수지(220)는 자외선에 의해 경화되는 광경화성 특성을 갖는 광학접착수지로써, 투광도 및 탄성이 높은 특징을 갖는다.
여기서, 접착수지(220)는 접착수지 도포부(202)을 통해 액정패널(20)의 테두리 일부를 제외한 전면에 일정량이 도포되어 액정패널(20)의 외부로 흘러 넘침이 발생하지 않는다.
이는 차후 터치패널(30)과 액정패널(20)을 합착하는 과정에서 접착부(400) 내 합착부(402)가 접착수지 도포부(202)의 레이저변위센서(미도시)가 측정한 접착수지(도4 내 220 참조) 도포두께의 정보에 따라 롤(도6a 내 432 참조)과 갭 블록(도 6a 내 442 참조)의 높이를 조절하여 접착수지(220)가 합착에 의해 외부로 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 외부로 흘러 넘친 접착수지(220)를 제거하기 위한 별도의 세정공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한 합착되는 액정패널(20)과 터치패널(30)의 모델이 변경되어 두께가 변경되거나 합착 갭이 변경되는 경우 마찬가지로 변경된 정보를 받아 미리 롤(도6a 내 432 참조) 과 갭 블록(도 6a 내 442 참조)의 높이를 조절하여 다양한 모델의 대응이 가능해진다.
도 4에 도시한 바와 같이, 접착수지 도포부(202)는 접착수지 저장탱크(240)와, 하나의 노즐(미도시)을 포함하는 분사헤드(250)를 포함하는 슬릿노즐 유닛(230)로 이루어진다.
즉, 접착수지(220)가 채워져 이를 저장하는 저장탱크(240)와, 여기에 저장된 접착수지(220)를 외부로 토출하는 노즐(미도시)을 포함하는 분사헤드(250)로 구성되며, 분사헤드(250)는 접착수지 저장탱크(240)와 공급관(미도시)으로 연결되어 있으며, 더욱 정확히는 접착수지 저장탱크(240)의 공급관(미도시)을 통해 접착수지(220)가 분사헤드(250) 내의 노즐(미도시)로 공급된다.
이때, 본 발명의 슬릿노즐 유닛(230)은 분사헤드(250)가 일 방향으로 스캔(scan) 이동하면서 액정패널(30)의 테두리 일부를 제외한 전(全) 면적에 걸쳐 접착수지(220)를 토출함으로써, 접착수지층을 형성할 수 있다.
즉, 분사헤드(250)는 액정패널(30)의 상부를 가로지르는 대략 바(bar) 형상으로, 접착수지(220)를 도포하기 위한 액정패널(30)의 일측 가장자리에 대응하는 길이로 이루어진다.
따라서, 슬릿노즐 유닛(230)의 분사헤드(250)를 액정패널(30)의 일측 가장자리로부터 타측 가장자리로 일정한 속도로 이동되는 동시에, 접착수지 저장탱크(240)에 소정의 압력이 가해져 접착수지 저장탱크(240)에 채워진 접착수지(220)가 노즐(미도시)을 통해 액정패널(30) 상에 토출하게 되어, 액정패널(30) 상에 접착수지층을 형성하게 된다.
이를 통해, 접착수지(220)가 액정패널(30)의 테두리 일부를 제외한 전면에 도포되어 도포되는 영역 내 접착수지 미충진 구간이 발생하지 않으므로 기포발생을 현저히 줄일 수 있으며 접착수지 도포 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다.
여기서, 슬릿노즐 유닛(230)에는 도포되는 접착수지(220)의 양을 정밀 제어할 수 있는 제어부(미도시)가 구비되어 액정패널(30) 상에 도포되는 접착수지(220)의 양 및 두께를 정밀 제어되도록 하는데, 제어부(미도시)는 레이저 변위센서를 통해 도포되는 접착수지의 높이를 실시간으로 측정하여 피드백 받아 도포량을 계산하게 되며 도포 두께를 합착부(402)로 보내 합착부(402)의 롤(도 5의 422)과 갭 블록(도 5의 442)의 높이를 조절하도록 한다.
이와 같이, 접착수지(220)가 도포된 액정패널(20)은 제 1 로더/언로더부(201) 내 로봇(미도시)을 통해 언로드 되어 버퍼(미도시)로 이송된 후 이송된 액정패널(20)은 다시 접착부(400)의 제 3 로더/언로더부(401)와 로봇(미도시)를 통해 제 2 스테이지(410)로 이송된다. 그리고 액정패널(20)이 이송된 제 2 스테이지(410)는 서포터(도 5의 412) 하부로 이송된다. 터치패널(30)은 제 2 로더부(301)의 반전 아암에 의해 180ㅀ회전되어 합착부(400) 내 서포터(도 5의 412)로 이송된다. 이때, 반전 아암에는 터치패널(30)의 배면을 흡착하는 흡착기가 구비되어 있다.
따라서, 터치패널(30)과 액정패널(20)은 합착 정렬한 후 접착수지(220)를 사이에 두고 합착을 진행하게 된다.
합착방법에 대한 설명은 도5, 도 6a 그리고 도 6b를 통하여 설명하겠다.
제 3 로더/언로더부(도 3의 401) 로봇이 액정패널(20)을 도 5의 가경화부(403)에 대기하는 제 2 스테이지(410)로 로딩하면 제 2 스테이지(210)는 도 5의 합착부(402)의 서포터(412)에 반전되어 로딩된 터치패널(30)의 아래 위치로 이동한다. 참고로 제 2 스테이지는 레일을 통해 가경화부(403)과 합착부(402) 사이 이동이 가능하며, 제 2 스테이지 상에서 액정패널(20)과 터치패널(30)의 합착과 가경화가 모두 이루어진다.
이후 도 5에서 가장 우측에 액정패널(20)과 터치패널(30)이 로딩된 제 2 스테이지(410)와 서포터(412)는 좌측의 갭 디스펜서(422)의 위치로 동시에 이동하고 갭 디스펜서(422)는 서포터(412)에 로딩된 터치패널(20)의 합착이 시작되는 일측면에 접착수지(도 6a의 221)를 도포한다. 도포방법은 한 개의 노즐을 이용해 이동하여 선을 그리며 바르는 방법과 바 타입의 슬릿 노즐을 이용하여 한번에 찍어 바르는 방법이 있다. 이것을 통해 터치패널(30)과 액정패널(20)이 합착되는 시점에 액정패널(20)에 도포된 접착수지와 터치패널(30) 일측면에 도포된 동일한 성질의 접착수지 간의 접촉이 시작되어 합착 초기 발생 가능한 기포의 양을 현저히 줄여 합착불량을 낮출 수 있다.
이후 본격적인 합착방법은 합착부를 개략적으로 도시한 도 6a의 측면도와 합착부를 개략적으로 도시한 도 6b의 정면도를 통하여 설명하겠다.
갭 디스펜서(도 5의 422)가 터치패널(30)의 일측면에 접착수지(221)를 도포한 후 제 2 스테이지(410)와 서포터(412)는 갭 디스펜서(422)의 좌측에 롤(432)의 위치로 이동하여 도 6a와 같이 제 1 서포터(412a)가 접착 대기 위치로 하강하여 터치패널(30)을 경사지도록 만든다. 이후 제 2 스테이지의 갭 블럭(442)은 도 6b와 같이 액정패널(20)과 터치패널(30)의 모델에 따라 미리 결정된 각각의 패널 두께와 합착 갭에 맞추어 상승 또는 하강하여 터치패널(30)의 합착 높이를 결정하며, 롤(432) 또한 미리 결정된 각각의 패널 두께와 합착 갭에 맞추어 하강 높이를 결정한다.
이와 같이 상기 합착부(420)는 높이조절이 가능한 롤(432)과 제 2 스테이지의 갭 블록(442)을 포함하는 갭 가변 제어 스테이지가 구비되어 상기 두 기판의 두께에 따라 갭 조절이 가능하다.
그리고 결정된 합착 높이만큼 롤(432)은 하강하여 액정패널(20)과 터치패널(30)의 일측면부터 합착이 시작된다. 이후 하강된 롤(432)의 위치는 고정된 상태로 유지되며 액정패널(20)이 있는 제 2 스테이지(410)와 터치패널(30)을 경사지도록 지탱하는 서포터(412)는 도 5의 좌측에 위치하는 가경화유닛(403)으로 이동한다. 이때 제 2 서포터(412b)는 합착이 진행 됨에 따라 제 1 서포터(412a)의 높이까지 점차 하강하여 터치패널(30)의 경사를 점차 완만하게 만든다. 따라서 롤(432)이 터치패널(30)을 무리하게 휘도록 하여 파손이 발생하는 것 없이 합착이 가능하도록 한다.
그리고 갭 블록(422)의 높이와 롤(432)의 하강 높이는 터치패널(30)과 액정패널(20)이 합착될 때 액정패널(20)에 도포된 접착수지(220) 두께보다 더 얇아지도록 설정될 필요는 없다. 본 발명의 갭 블록(422)과 롤(432)은 도포된 접착수지(220)가 도포된 두께보다 얇아지도록 터치패널(30)에 압력을 가하여 합착하는 방식이 아니라 갭 블록(422)의 높이가 액정패널(20)에 도포된 접착수지(220)의 두께 만큼 설정이 되고 롤(432)에 의해 합착이 진행되면 액정패널(20)에 도포된 접착수지(220)가 롤(432)에 의해 눌리는 터치패널(30)의 접착면을 따라 올라오는 표면장력에 의해 합착이 진행된다. 따라서 합착이 진행된 후 합착된 두 기판 외부로 접착수지(220)의 흘러넘침이 발생하지 않는다.
그리고, 합착된 터치패널(30)과 액정패널(20)이 있는 제 2 스테이지(410)는 좌측의 가경화부(403)로 이송되어져, 터치패널(30)과 액정패널(20) 사이에 충진된 접착수지(220)의 가경화 공정을 진행하게 된다.
이후 가경화 방법에 대한 설명은 가경화부를 개략적으로 도시한 도 7의 사시도를 통하여 설명하겠다.
가경화부(403)에는 자외선을 조사하는 네 개의 바 형태의 UV 경화기(413)들이 구비되어 있으며, 각각의 UV 경화기(413)는 복수의 UV LED(423)로 구성된다. 그리고 합착패널(40)이 있는 제 2 스테이지(410)가 네 개의 바 형태의 UV 경화기(413)들 안쪽 하부로 이동되면, UV 경화기(413)들은 합착패널(40)의 네 가장자리의 측면에 위치하도록 하강하여, UV LED를 통해 자외선이 조사되도록 한다.
이를 통해, 합착패널(40) 사이에 충진된 접착수지(220)의 경화공정을 진행하게 된다.
여기서, 본 발명은 가경화부(403)에서 UV 경화기(413)가 합착패널(40)의 네 측면에 UV LED(423)를 위치시킴에 따라, 직접 측면 조사가 가능하여 UV 분산을 막고 기존보다 많은 광량이 조사되기 때문에 경화율을 높일 수 있으며 공정의 효율성 및 공정비용을 절감할 수 있다.
구체적으로, 수은 자외선 램프(mercury UV lamp) 또는 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp) 또한 자외선을 조사할 수 있으나, 수은 자외선 램프와 메탈 할라이드 램프는 수명이 1400 ~ 2000hr로, 14000 ~ 20000hr의 수명을 갖는 UV LED에 비해 수명이 짧다.
따라서, 수은 자외선 램프 또는 메탈 할라이드 램프를 사용할 경우 자주 교체해줘야 하나, 본 발명은 위의 램프들에 비해 수명이 긴 UV LED를 사용함에 따라 공정의 효율성을 향상시키는 동시에 공정비용을 절감할 수 있다.
또한, UV LED의 경우 수은 자외선 램프 또는 메탈 할라이드 램프에 비해 열 발생이 적고 전력 소모도 적어, 보다 공정의 효율성을 향상시키게 된다.
이렇게 제 2 스테이지(410) 상에서 가경화된 합착패널(40)은 다시 도 3의 제 3 로더/언로더부(401)를 통해 언로드 되어 본경화부(404)의 제 3 스테이지(420)로 이송된다.
본경화부(404)는 자외선을 조사하는 네 개의 바 형태의 UV 경화기(414)들이 구비되어 있으며, 각각의 UV 경화기(414)는 복수의 UV Lamp(424)로 구성된다.
본경화부(404)의 제 3 스테이지(420)는 합착 후 가경화된 합착패널(40)이 네 측면에 Lamp타입의 측면 UV Lamp(424)가 위치하는 높이까지 상승하게 되고 측면 UV Lamp(424)과 함께 Lamp 타입의 상면 UV Lamp(434)가 경화를 진행한다. 그리고 경화가 마무리되면 이로써 터치패널타입 액정표시장치를 완성하게 되며 제 3 스테이지(420)는 하강을 하여 언로더부(405)를 통해 배출한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 액정패널(20)과 터치패널(30)을 접착수지(도 4의 220)를 통해 접착하는 공정을 자동 접착시스템(도 3의 100)을 통해 진행함으로써, 액정패널(20)과 터치패널(30)의 접착작업을 자동화하여 생산성을 높이고 부착상태가 균일하고도 안정화되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 합착부에 로딩되는 상기 터치패널과 액정패널의 합착 높이를 조절할 수 있는 갭 블록과 롤을 통해 다양한 두께의 패널을 다양한 합착 갭으로 합착 가능하며 터치패널의 일측면에 접착수지를 도포하는 갭 디스펜서를 통하여 합착 시 기포발생을 최소화하여 부착이 가능하게 함으로써 최적의 공정 조건을 확보할 수 있다. 또한 도포되는 접착수지의 넘침이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있어, 외부로 흘러 넘친 접착수지를 제거하기 위한 별도의 세정공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고 접착수지를 접착수지 도포부를 통해 스캔(scan) 이동하면서 한번에 도포할 수 있어, 접착수지 도포 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 기판 전면이 도포되므로 접착수지 미충진 구간이 발생하지 않아 기포발생이 현저히 줄어든다. 그리고 도포되는 접착수지의 양을 정밀 제어할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 터치패널(30)과 액정패널(20)의 부착공정 외에도, 외부 충격으로부터 보호하기 위한 윈도우(window)의 기능을 수행하는 보호윈도우(미도시)와 터치패널(30) 또는 보호윈도우(미도시)와 액정패널(20)의 부착공정을 본 발명의 자동 접착시스템(도 3의 100)을 통해 진행할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
20: 액정패널 30: 터치패널
40: 합착패널 100: 자동 접착시스템
200: 액정패널 공급부 201: 제 1 로더/언로더부
202: 접착수지 도포부 300: 터치패널 공급부
301: 제 2 로더부(반전아암) 210: 제 1 스테이지
410: 제 2 스테이지 420: 제 3 스테이지
400 : 접착부 402: 합착부
403: 가경화부 404: 본경화부
405 : 언로더부

Claims (10)

  1. 반전아암을 포함하며 제 1 기판을 합착부에 공급하는 제 1 기판 공급부와;
    접착수지 도포부를 포함하며 제 2 기판을 상기 합착부에 공급하는 제 2 기판 공급부와;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착공정을 진행하는 상기 합착부와;
    상기 기판들을 접착시키는 접착수지의 가경화공정을 진행하는 가경화부; 및
    상기 기판들을 접착시키는 상기 접착수지의 본경화공정을 진행하는 본경화부를 포함하며,
    상기 합착부에 의해 합착되는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 갭은 갭 가변 제어 스테이지에 의해 제어되는 합착 갭을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 자동 접착시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭 가변 제어 스테이지는 높이조절이 가능한 롤과 갭 블록을 포함하며 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 크기에 따라 상기 합착 갭을 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 자동 접착시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착부는 상기 제 2 기판에 도포된 접착수지와 상기 제 1 기판 사이의 표면장력을 이용하여 상기 접착수지가 상기 제 1 기판을 따라 올라가면서 합착이 진행되는 액정표시장치용 자동 접착시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착부는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 합착 전 상기 제 1 기판 일측면에 상기 접착수지와 동일한 물질의 접착수지를 미리 도포하여 합착 시점에 발생하는 기포를 줄이는 갭 디스펜서를 포함하는 액정표시장치용 자동 접착시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가경화부는 합착된 기판 측면에 UV를 직접 조사하여 접착수지 경화율을 향상시킬 수 있는 UV LED를 포함하는 액정표시장치용 자동 접착시스템.
  6. a) 반전아암을 통해 제 1 기판을 합착부의 서포터에 공급하는 단계;
    b) 접착수지 도포부의 제 1 스테이지를 통해 제 2판의 일측면부터 접착수지를 스캔(Scan) 방식으로 도포하는 단계;
    c) 상기 접착수지가 도포된 상기 제 2 기판을 상기 합착부의 제 2스테이지에 공급하는 단계;
    d) 상기 제 2 스테이지에 공급된 상기 제 2 기판을 상기 서포터 하부로 이송하는 단계;
    e) 상기 제 1 및 제 2 기판을 상기 접착수지를 사이에 두고 합착하는 단계;
    f) 상기 합착된 제 1 및 제 2 기판을 가경화부로 이송하여 UV를 통해 상기 접착수지를 가경화시키는 단계; 및
    g) 상기 가경화된 합착된 제 1 및 제 2 기판을 본경화부로 이송하여 UV를 통해 상기 접착수지를 본경화시키는 단계를 포함하는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서, 상기 합착부는 상하로 위치조절이 가능한 롤과 갭 블록이 구비되며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 크기에 따라 갭 조절이 가능한 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서,
    상기 합착기는 상기 접착수지와 상기 롤 사이에 표면장력을 이용하며 상기 롤이 상기 제 1 기판을 따라 이동 시 접착수지가 롤을 따라가면서 합착이 되는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 e) 단계에서, 상기 합착부는 갭 디스펜서를 구비하며 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 합착 전 상기 제 1 기판의 일측에 상기 접착수지를 도포하는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 f) 단계에서, 상기 가경화부는 합착된 기판 측면에 UV를 직접 조사하여 접착수지 경화율을 향상시킬 수 있는 UV LED를 포함하는 액정표시장치용 자동 접착시스템을 이용하는 접착방법.
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