KR100841621B1 - 액정잔량의 확인이 가능한 액정적하장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정적하장치는 적하시 액정용기에 남아 있는 액정의 잔량을 수시로 확인하기 위한 것으로, 액정이 충진되어 기판상에 직접 액정을 적하하는 액정적하수단과, 기판상에 적하되는 액정의 1회 적하량과 적하횟수에 의해 기판에 적하되는 총적하량을 산출하며, 충진된 액정의 양에서 상기 산출된 총적하량을 차감하여 액정적하수단에 남아 있는 액정의 잔량을 확인하는 제어수단으로 구성된다.

액정적하, 액정용기, 액정잔량, 제어부, 적하량, 적하횟수

Description

액정잔량의 확인이 가능한 액정적하장치{A LIQUID CRYSTAL DISPENSING APPARATUS HAVING CONFIRMING FUNCTION OF REMAINDER OF LIQUID CRYSTAL}

도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.

도 2는 액정표시소자를 제조하는 종래의 방법을 나타내는 흐름도.

도 3은 종래 액정표시소자의 액정주입을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 액정적하방식에 의해 제작된 액정표시소자를 나타내는 도면.

도 5는 액정적하방식에 의해 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 흐름도.

도 6은 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 액정적하장치의 구조를 나타내는 도면으로, 도 7(a)는 액정미적하시의 도면이고 도 7(b)는 액정적하시의 도면.

도 8은 도 7의 주제어부의 구조를 나타내는 블럭도.

도 9는 본 발명에 따른 액정용기의 액정잔량 측정방법을 나타내는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 액정패널 103,105 : 기판

107 : 액정 120 : 액정적하장치

122 : 케이스 124 : 액정용기

128 : 스프링 130 : 솔레노이드코일

132 : 자성막대 134 : 간극조정부

136 : 니들 141,142 : 결합부

143 : 니들시트 144 : 배출공

146 : 배출구 150 : 전원공급부

152 : 가스공급부 154 : 유량제어밸브

160 : 주제어부 162 : 1회 적하량 설정부

163 : 적하횟수 검출부 166 : 액정잔량 산출부

168 : 출력부 169 : 경보부

본 발명은 액정적하장치에 관한 것으로, 특히 기판에 적하되는 액정의 적하량을 산출하여 액정의 적하시 액정용기에 남아 있는 액정의 잔량을 파악함으로써 고가의 액정의 적하효율을 향상시킬 수 있는 액정적하장치에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

LCD는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;이하, TFT라 한다)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬 러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판(3)에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정패널의 제조공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동소자 어레이공정에 의해 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 상부기판(3)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판(3) 및 하부기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 상부 기판(3)과 하부기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(5)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고 상부기판(3)의 외곽부에 실링재(9)를 도포한 후 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).

액정은 패널에 형성된 액정주입구를 통해 주입된다. 이때, 액정의 주입은 압력차에 의해 이루어진다. 도 3에 액정패널에 액정을 주입하는 장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진공챔버(Vacuum Chamber;10)내에는 액정이 충진된 용기(12)가 구비되어 있으며, 그 상부에 액정패널(1)이 위치하고 있다. 상기 진공챔버(10)는 진공펌프와 연결되어 설정된 진공상태를 유지하고 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 진공챔버(10) 내에는 액정패널 이동용 장치가 설치되어 상기 액정패널(1)을 용기(12) 상부로부터 용기까지 이동시켜 액정패널(1)에 형 성된 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨다(이러한 방식을 액정딥핑(Dipping) 주입방식이라 한다).

상기와 같이 액정패널(1)의 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨 상태에서 진공챔버(10)내에 질소(N₂)가스를 공급하여 챔버(10)의 진공정도를 저하시키면, 상기 액정패널(1) 내부의 압력과 진공챔버(10)의 압력차에 의해 액정(14)이 상기 주입구(16)를 통해 패널(1)로 주입되며 액정이 패널(1)내에 완전히 충진된 후에 상기 주입구(16)를 봉지재에 의해 봉지함으로써 액정층이 형성된다(이러한 방식을 액정의 진공주입방식이라 한다).

그런데, 상기와 같이 진공챔버(10)내에서 액정패널(1)의 주입구(16)를 통해 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 패널(1)로의 액정주입시간이 길어진다는 것이다. 일반적으로 액정패널의 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 사이의 간격은 수μm 정도로 매우 좁기 때문에, 단위 시간당 매우 작은 양의 액정만이 액정패널 내부로 주입된다. 예를 들어, 약 15인치의 액정패널을 제작하는 경우 액정을 완전히 주입하는데 에는 대략 8시간이 소요되는데, 이러한 장시간의 액정주입에 의해 액정패널 제조공정이 길어지게 되어 제조효율이 저하된다.

둘째, 상기와 같은 액정주입방식에서는 액정소모율이 높게 된다. 용기(12)에 충진되어 있는 액정(14)중에서 실제 액정패널(1)에 주입되는 양은 매우 작은 양이다. 한편, 액정은 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하며 액정패널(1)과의 접촉시 유입되는 불순물에 의해 열화된다. 따라서, 용기(12)에 충진된 액정(14)이 복수매의 액정패널(1)에 주입되는 경우에도 주입후 남게 되는 액정(14)을 폐기해야만 하는데, 고가의 액정을 폐기하는 것은 결국 액정패널 제조비용의 증가를 초래하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 적어도 하나의 액정패널을 포함하는 대면적의 유리기판상에 직접 액정을 적하하는 액정적하장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판에 적하되는 1회의 적하량과 적하횟수를 기초로 총적하량을 산출하고 이 산출된 적하량을 액정적하장치에 충진된 액정의 총량으로부터 차감하여 액정의 적하시 액정적하장치에 남아 있는 액정의 잔량을 측정할 수 있는 액정적하장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정적하장치는 액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기와, 상기 액정용기를 수납하는 케이스와, 상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트와, 상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들과, 상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대와, 상기 자성막대에 설치되어 상기 자성막대와 니들 사이의 간격을 조절하는 간극조정부와, 상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 노즐과, 상기 액정용기와 결합되는 제1결합부 및 상기 노즐과 결합되는 제2결합부로 구성되어 상기 액정용기와 노즐을 결합시키며, 상기 제1결합부 및 제2결합부는 분리가능하게 형성되고 제1결합부와 제2결합부 사이에는 니들시트가 위치하는 결합부와, 상기 솔레노이드코일에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 액정적하수단에 가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 전원공급부 및 가스공급부를 제어하여 기판상에 설정된 액정을 적하하며, 기판에 적하된 액정의 적하량을 산출하여 액정적하수단에 충진된 액정의 양에서 상기 산출된 적하량을 차감하여 액정적하수단에 남아 있는 액정의 잔량을 측정하는 주제어부로 구성된다.

상기 주제어부는 기판에 적하되는 액정의 1회 적하량을 설정하는 1회 적하량 설정부와, 상기 전원공급부에서 솔레노이드코일에 인가되는 전원인가 횟수를 측정하여 액정의 적하횟수를 산출하는 적하횟수 산출부와, 상기 설정된 1회의 적하량과 산출된 적하횟수를 기초로 액정의 총 적하량을 산출하는 총적하량 산출부와, 액정적하수단에 충진된 액정의 총량에서 상기 산출된 총적하량을 차감하여 액정의 잔량을 산출하는 액정잔량 산출부로 이루어진다.

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액정딥핑방식 또는 액정진공 주입방식과 같은 종래의 액정주입방식의 단점들을 극복하기 위해, 근래 제안되고 있는 방법이 액정적하방식(Liquid Crystal Dropping Method)에 의한 액정층 형성방법이다. 상기 액정적하방식은 패널 내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 기판에 적하(Dropping) 및 분배(Dispensing)하고 패널의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다. 이러한 액정적하방식은 짧은 시간 동안에 직접 기판상에 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시소자의 액정층 형성도 매우 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있게 되므로 액정표시소자의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가진다.

도 4는 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정적하방식에서는 구동소자와 컬러필터가 각각 형성된 하부기판(105)과 상부기판(103)을 합착하기 전에 하부기판(105)상에 방울형상으로 액정(107)을 적하한다. 상기 액정(107)은 컬러필터가 형성된 기판(103)상에 적하될 수도 있다. 다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT기판과 CF기판 어느 기판도 가능하다. 그러나, 기판의 합착시 액정이 적하된 기판은 하부에 놓여져야만 한다.

이때, 상부기판(103)의 외곽영역에는 실링재(109)가 도포되어 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)에 압력을 가함에 따라 상기 상부기판(103) 및 하부기판(105)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정(107) 방울이 외부로 퍼져 상기 상부기판(103)과 하부기판(105) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다. 다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 패널(101)을 합착하기 전에 하부기판상에 미리 액정(107)을 적하한 후 실링재(109)에 의해 패널을 합착하는 것이다.

상기와 같은 액정적하방식이 적용된 액정표시소자 제조방법이 도 5에 도시되 어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, TFT어레이공정과 컬러필터공정을 통해 하부기판(105) 및 상부기판(103)에 각각 구동소자인 TFT와 컬러필터층을 형성한다(S201,S202). 상기 TFT어레이공정과 컬러필터공정은 도 2에 도시된 종래의 제조방법과 동일한 공정으로서 복수의 패널영역이 형성되는 대면적의 유리기판에 일괄적으로 진행된다. 특히, 상기 제조방법에서는 액정적하방식이 적용되기 때문에, 종래의 제조방법에 비해 더 넓은 유리기판, 예를 들면 1000×1200mm² 이상의 면적을 갖는 대면적 유리기판에 유용하게 사용될 수 있다.

이어서, 상기 TFT가 형성된 하부기판(105)과 컬러필터층이 형성된 상부기판(103)에 각각 배향막을 도포한 후 러빙을 실행한 후(S202,S205), 하부기판(105)의 액정패널 영역에는 액정(107)을 적하하고 상부기판의 액정패널 외곽부 영역에는 실링재(109)를 도포한다(S203,S206).

그 후, 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)을 정렬한 상태에서 압력을 가하여 실링재(109)에 의해 상기 상부기판(105)과 하부기판(103)을 합착함과 동시에 압력의 인가에 의해 적하된 액정(107)을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지게 한다(S207). 이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정패널이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정패널로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S208,S209).

도 5에 도시된 액정적하방식이 적용된 액정표시소자의 제조방법과 도 2에 도시된 종래의 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법의 차이점을 비교하면, 액정의 진공주입과 액정적하의 차이 및 대면적 유리기판의 가공시기의 차이 이외에도 다른 차이점을 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법에서는 주입구를 통해 액정을 주입한 후에 상기 주입구를 봉지재에 의해 봉지해야만 하지만 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 이러한 주입구의 봉지공정이 필요없게 된다. 또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 액정주입방식이 적용된 제조방법에서는 액정주입시 기판이 액정에 접촉하기 때문에 패널의 외부면이 액정에 의해 오염되므로 오염된 기판을 세정하기 위한 공정이 필요하게 되지만, 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 패널이 액정에 의해 오염되지 않으며, 그 결과 세정공정이 필요없게 된다. 이와 같이, 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조방법은 액정주입방식에 의한 제조방법에 의해 간단한 공정으로 이루어져 있기 때문에 제조효율이 향상될 뿐만 아니라 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 액정적하방식이 도입된 액정표시소자의 제조방법에서 액정층을 원하는 두께로 정확하게 형성하기 위한 가장 중요한 요인은 적하되는 액정의 위치 및 액정의 적하량이다. 특히, 액정층의 두께는 액정패널의 셀갭과 밀접한 관계를 가지기 때문에, 정확한 액정의 적하위치 및 적하량은 액정패널의 불량을 방지하기 위한 매우 중요한 요소이다. 따라서, 정확한 위치에 정확한 양의 액정을 적하하는 장치가 필요하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 액정적하장치를 제공한다.

도 6은 본 발명에 따른 액정적하장치(120)를 이용하여 기판(대면적의 유리기판;105)상에 액정(107)을 적하하는 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도 시된 바와 같이, 액정적하장치(120)는 기판(105)의 상부에 설치되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만 상기 액정적하장치(120)의 내부에는 액정이 충진되어 기판상에 일정량을 충진한다.

통상적으로 액정은 방울형태로 기판상에 적하된다. 기판(105)은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 액정적하장치는 설정된 시간 간격으로 액정을 배출하기 때문에, 기판(105)상에 적하되는 액정(107)은 x,y방향으로 일정한 간격으로 배치된다. 물론 액정적하시 기판(105)이 고정되어 있고 액정적하장치(120)가 x,y방향으로 이동하여 액정을 일정간격으로 적하할 수도 있다. 그러나, 이 경우 액정적하장치(120)의 움직임에 의해 방울형상의 액정이 흔들리기 때문에 액정의 적하위치 및 적하량에 오차가 발생할 수 있으므로 액정적하장치(120)를 고정시키고 기판(105)을 이동하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명에 따른 액정적하장치를 나타내는 도면으로서, 도 7(a)는 액정미적하시의 단면도이고 도 7(b)는 액정적하시의 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정적하장치(120)에서는 원통형의 액정용기(124)가 케이스(122)에 수납되어 있다. 상기 액정용기(124)는 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 이루어져 있으며 그 내부에 액정(107)이 충진되어 있으며, 케이스(122)는 스테인리스강(Stainless Steel)으로 형성되어 그 내부에 상기 액정용기(124)가 수납된다. 통상적으로 폴리에틸렌은 성형성이 훌륭하기 때문에 원하는 형상의 용기를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 액정(107)이 충진되었을 때 액정과 반응하지 않기 때문에 액정용기(124)로서 주로 사용된다. 그러나, 상기 폴리에틸렌은 강도가 약하기 때문에 외부의 약한 충격에 의해서도 변형되기 쉽게 되는데, 특히 액정용기(124)로 폴리에틸렌을 사용하는 경우 용기(124)가 변형되어 정확한 위치에 액정(107)을 적하시킬 수 없기 때문에 강도가 큰 스테인리스강으로 이루어진 케이스(122)에 수납하여 사용하는 것이다. 상기 액정용기(124)의 상부에는 외부의 가스공급부(152)에 연결된 가스공급관(153)이 형성되어 있다. 이 가스공급관(153)을 통해 외부의 가스공급부(152)로부터 질소 같은 가스가 공급되어 액정용기(124)의 액정이 충진되지 않은 영역에는 가스가 채워져서 액정이 적하되도록 상기 액정에 압력을 가하게 된다.

상기 액정용기(124)는 스테인리스강과 같은 금속으로 형성될 수도 있다. 이 경우 외부의 충격에 의해 액정용기(124)가 변형되지 않기 때문에 외부 케이스(122)가 필요없게 된다. 따라서, 액정적하장치(120)의 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 이와 같이, 액정용기(124)를 금속으로 형성하는 경우 충진된 액정(107)이 금속과 화학적인 반응을 일으키는 것을 방지하기 위해 내부에 불소수지막을 도포하는 것이 바람직하다.

상기 케이스(122)의 하단부에는 개구(도면표시하지 않음)가 형성되어 있다. 액정용기(124)가 상기 케이스(122)에 수납될 때 액정용기(124)의 하단부에 형성된 돌기(도면표시하지 않음)는 상기 개구에 삽입되어 상기 액정용기(124)가 케이스(122)에 결합되도록 한다. 또한, 상기 돌기는 제1결합부(141)와 결합된다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 돌기에는 너트가 형성되어 있고 제1결합부(141)의 일측에는 볼트가 형성되어 있어, 상기 너트와 볼트에 의해 돌기와 제1결합부(141) 가 체결된다.

상기 제1결합부(141)의 타단에는 너트가 형성되어 있으며, 제2결합부(142)의 일단에는 볼트가 형성되어 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142)가 체결된다. 이때, 상기 제1결합부(141)와 제2결합부(142) 사이에는 니들시트(143)가 위치한다. 상기 니들시트(143)는 제1결합부(141)의 너트에 삽입되어 제2결합부(142)의 볼트가 삽입되어 체결될 때 상기 제1결합부(141) 및 제2결합부(142) 사이에 결합된다. 니들시트(143)에는 배출공(도면표시하지 않음)이 형성되어 액정용기(124)에 충진된 액정(107)이 제2결합부(142)를 거쳐 상기 배출공을 통해 배출된다.

또한, 상기 제2결합부(142)에는 노즐이 결합된다. 상기 노즐은 액정용기(124)에 충진된 액정(107)을 소량으로 적하하기 위한 것으로, 제2결합부(142) 일단의 너트와 체결되어 상기 노즐을 제2결합부(142)와 결합시키는 볼트를 포함하는 지지부(147)와 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 소량의 액정을 방울형상으로 기판상에 적하시키는 배출구(146)로 구성된다.

상기 지지부(147)의 내부에는 니들시트(143)의 배출공으로부터 연장된 배출관이 형성되어 있으며, 상기 배출관이 배출구(146)와 연결되어 있다. 통상적으로 노즐의 배출구(146)는 매우 작은 직경으로 이루어져 있으며(미세한 액정 적하량을 조절하기 위해), 상기 지지부(147)로부터 돌출되어 있다.

상기 액정용기(124)에는 니들(136)이 삽입되어 그 일단부가 니들시트(143)에 접촉한다. 특히, 상기 니들시트(143)와 접촉하는 니들(136)의 단부는 원뿔형상으로 이루어져 있기 때문에, 해당 단부가 니들시트(143)의 배출공으로 삽입되어 상기 배 출공을 막게 된다.

또한, 액정적하장치(120)의 상부 케이스(126)에 위치하는 상기 니들(136)의 타단부에는 스프링(128)이 장착되어 있으며, 그 상부에는 간극조정부(134)가 부착된 자성막대(132)가 장착되어 있다. 상기 자성막대(132)는 강자성 물질 또는 연자성 물질로 이루어져 있으며, 그 외부에는 원통형상의 솔레노이드코일(130)이 설치되어 있다. 상기 솔레노이드코일(130)은 전원공급부(150)와 접속되어 전원이 인가되며, 전원이 인가됨에 따라 상기 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 된다.

상기 니들(136)과 자성막대(132)는 일정한 간격(x)을 두고 설치되어 있다. 상기 전원공급부(150)로부터 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되어 자성막대(132)에 자기력이 발생하게 되면, 상기 자기력에 의해 상기 니들(136)이 상기 자성막대(132)에 닿게 되며, 전원 공급이 중단되면 니들(136)의 단부에 설치된 스프링(128)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복원된다. 이와 같은 니들(136)의 상하 이동에 의해 니들시트(143)에 형성된 배출공이 열리거나 닫히게 된다. 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)는 솔레노이드코일(130)에 전원이 공급되고 중단됨에 따라 반복적으로 접촉하게 된다. 이와 같은 반복적인 접촉에 의해 니들(136)의 단부와 니들시트(143)가 지속적인 충격에 노출되기 때문에 파손될 가능성이 존재하게 된다. 따라서, 상기 니들(136)의 단부와 니들시트(143)를 충격에 강한 물질, 예를 들면 초경합금으로 형성하여 충격에 의한 파손을 방지하는 것이 바람직하다.

도 7(b)에 도시된 바와 같이, 니들시트(143)의 배출공이 오픈됨에 따라 액정용기(124)에 공급되는 가스(즉, 질소가스)가 액정에 압력을 가하여 노즐로부터 액 정(107)이 적하되기 시작한다. 이때, 상기 적하되는 액정(107)의 양은 상기 배출공이 오픈되는 시간과 액정에 가해지는 압력에 따라 달라지며, 상기 오픈시간은 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x), 솔레노이드코일(130)에 의해 발생하는 자성막대(132)의 자기력 및 니들(136)에 설치된 스프링(128)의 장력에 의해 결정된다. 자성막대(132)의 자기력은 자성막대(132) 주위에 설치되는 솔레노이드코일(130)의 권선수나 솔레노이드코일(130)에 인가되는 전원의 크기에 따라 조정할 수 있으며, 니들(136)과 자성막대(132)의 간격(x)은 상기 자성막대(132)의 단부에 설치된 간극조정부(134)에 의해 조정할 수 있게 된다.

가스공급부(152)로부터 액정용기(124)에 가스를 공급하는 가스공급관(153)에 는 유량제어밸브(154)가 설치되어 있다. 상기 유량제어밸브(154)는 주제어부(160)로부터 인가되는 제어신호에 따라 액정용기(124) 내에 가스를 공급하여 액정용기(124)의 액정(107)에 설정된 압력을 가하도록 한다.

또한, 솔레노이드코일(130)에는 전원공급부(150)가 연결되어, 주제어부(150)의 제어신호에 따라 상기 솔레노이드코일(130)에 설정된 전원이 공급된다.

주제어부(160)에서는 상기 전원공급부(150)에 제어신호를 출력하여 설정된 전원을 상기 솔레노이드코일(130)에 공급하도록 하며, 액정용기(124)의 액정(107)에 설정된 압력이 인가되도록 상기 유량제어밸브(154)를 제어하여 액정용기(124)내에 가스를 공급한다. 또한, 주제어부(160)에서는 1회 적하량 및 현재까지 진행된 적하횟수에 기초하여 액정용기(124)내에 남아 있는 액정(107)의 잔량을 계산한다.

이러한 액정용기(124)내에 남아 있는 액정(107)의 잔량 파악은 액정표시소자 를 제작했을 때 액정표시소자의 불량방지 및 액정의 효율적인 사용을 위해 매우 요소인데, 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 액정적하장치(120)의 액정용기(124)에는 한정된 액정(107)이 충진된다. 따라서, 기판에 액정을 적하하는 경우 설정된 매수의 기판에 액정을 적하한 후에는 상기 액정용기(124)에 다시 새로운 액정(107)을 충진해야만 한다. 그러나, 액정의 적하시 기판상에는 항상 설정된 적하량의 액정이 적하되는 것은 아니다. 외부 환경 등과 같은 요인에 의해 적하되는 액정의 양에는 미세한 변화가 발생할 수 있으며, 이러한 미세한 적하량의 변화에 의해 실제 기판에 적하되는 전체 적하량과 설정된 전체 적하량에는 많은 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 실제의 액정 적하량이 설정된 적하량보다 많은 경우 하나의 액정용기(124)에 의해 액정이 적하되는 복수의 기판중 마지막으로 적하되는 기판에는 설정된 양 보다 적은 양의 액정이 적하된다. 이와 같이, 설정된 양 보다 적은 양의 액정이 특정 기판에 적하되는 경우, 액정표시소자를 제작했을 때 노멀리블랙모드(Normally Black Mode)의 액정표시소자의 경우 블랙휘도에 문제가 발생하게 되고 노멀리화이트모드(Normally White Mode)의 액정표시소자의 경우 화이트휘도에 문제가 발생하게 된다.

반대로, 실제의 액정적하량이 설정된 액정적하량 보다 적을 경우에는 하나의 액정용기(124)에 충진된 모든 액정이 적하된 후 상기 액정용기(124)에는 과도한 양의 액정이 잔존하게 된다. 이러한 액정용기(124)에 남게 되는 잔존 액정은 새로운 액정의 충진시 공기에 노출되어 공기중의 성분(특히, 수분)과 반응하여 오염되기 때문에 폐기 처분해야만 한다. 특히, 잔존하는 액정의 양이 한 기판에 적하되는 적 하량보다 많을 경우 잔존하는 액정을 기판상에 적하시킬 수 있기 때문에, 상기와 같은 액정의 폐기처분은 액정표시소자의 제조비용 절감의 방해요소가 된다.

따라서, 액정의 적하량이 설정되어 있는 경우에도 작업자가 항상 액정용기(124)내에 남아 있는 액정의 잔량을 확인함으로써 고가의 액정이 쓸모 없이 폐기 처분되는 것을 방지해야만 한다.

한편, 액정적하장치(120)의 액정용기(124)는 불투명한 스테인리스강이나 폴리에틸렌으로 이루어져 있기 때문에, 작업자가 적하공정중에 액정용기(124)내의 액정 잔량을 확인하기란 불가능하였다.

그러나, 본 발명에서는 이러한 액정잔량의 확인을 주제어부(160)에서 자동으로 액정의 잔량을 파악하여 작업자에게 알려주기 때문에 액정표시소자의 불량을 방지하고 액정의 효율적인 사용이 가능하게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 주제어부(160)는 기판에 적하되는 액정의 1회 적하량이 설정된 1회 적하량 설정부(162)와, 상기 전원공급부(150)에 전원이 인가되는 횟수를 기초로 니들(136)의 상하 이동을 계산하여 기판에 액정이 적하되는 횟수를 산출하는 적하횟수 산출부(163)와, 상기 1회적하량 산출부(162)에서 산출한 1회의 액정적하량과 적하횟수 산출부(163)에서 산출된 현재까지의 적하횟수에 기초하여 총적하량을 산출하는 총적하량 산출부(164)와, 액정용기(124)에 충진된 액정량에서 상기 총적하량 산출부(164)에서 산출된 총적하량을 차감하여 액정의 잔량을 산출하는 액정잔량 산출부(166)와, 총적하량 및 액정의 잔량과 같은 다양한 정보를 출력하는 출력부(168)와, 액정용기(124)에 남아 있는 액정이 잔량이 설정된 매수의 기판에 적하될 액정의 양 보다 작은 경우 및 설정된 매수의 기판에 액정이 적하된 후 액정의 잔량이 한매의 기판에 적하될 액정의 양 보다 많을 경우 경보를 발하여 작업자에게 이를 통보하는 경보부(169)로 구성된다.

액정의 1회적하량은 작업자에 의해 설정되며, 상기 설정된 1회적하량에 따라 주제어부(160)가 유량제어밸브(154)를 제어하여 액정용기(124)에 공급되는 가스의 양을 조절하고 동시에 전원공급부(150)를 제어하여 솔레노이드코일(130)에 공급되는 전원의 양을 조절한다. 이때, 니들(136)과 자성막대(132) 사이의 간극은 작업자에 의해 미리 조정되어 고정된다.

적하횟수 검출부(163)에서는 전원공급부(150)가 솔레노이드코일(130)에 전원을 인가하는 횟수를 측정하며, 총적하량 산출부(164)에서는 이 측정된 적하횟수와 1회적하량을 기초로 액정용기(124)에서 적하된 총 적하량을 산출한다. 이 산출된 총적하량을 액정용기(124)에 충진된 양으로부터 차감하여 액정잔량을 산출한다.

출력부(168)는 작업자에게 액정잔량을 포함하는 각종 정보를 알려주기 위한 것으로, CRT(Cathod Ray Tube)나 LCD와 같은 디스플레이 및 프린터와 같은 각종 출력장치를 포함한다.

상기와 같이, 구성된 액정적하장치에서 액정용기(124)에 남아 있는 액정의 잔량을 측정하는 방법을 도 9를 설명하면 다음과 같다.

우선, 도면에 도시된 바와 같이, 주제어부(160)를 통해 액정의 1회적하량 및 적하위치를 입력하면, 액정적하장치(120)는 상기 입력된 정보에 따라 액정(107)을 적하하기 시작한다(S301). 액정(107)의 적하가 진행됨에 따라 주제어부(160)에서는 전원공급부(150)를 통해 솔레노이드코일(130)에 전원이 인가되는 횟수를 계산하여 현재까지의 액정적하횟수를 산출한 후(S302), 1회의 적하량과 진행된 적하횟수를 기초로 현재까지 적하된 액정의 총적하량을 산출한다(S303).

이어서, 액정용기(124)에 충진된 액정의 총량으로부터 상기 총적하량을 차감하여 현재 액정용기(124)에 남아 있는 액정(107)의 잔량을 산출한다(S304). 상기와 같이 산출된 액정용기(124)의 액정잔량이 설정된 액정잔량 보다 작을 경우 경보를 발하여 작업자에게 통보하여 액정용기(124)에 새로운 액정(107)을 충진할 것을 통보한다(S305,S306). 액정잔량이 설정된 잔량보다 많은 경우, 설정된 매수의 기판(액정용기에 충진된 액정이 모두 적하되는)의 적하가 종료되지 않은 경우에는 계속해서 적하를 진행하고, 설정된 매수의 기판에 적하가 종료된 경우에는 이를 작업자에게 경보하여 추가의 기판에 액정을 적하하도록 한다(S307).

상기한 바와 같이, 본 발명은 액정적하장치를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 액정의 적하시 액정용기(124)에 남아 있는 액정의 잔량을 기판에 적하된 액정의 총 적하량을 계산함으로써 산출하여 액정의 현재 잔량을 확인할 수 있게 된다. 이러한 본 발명은 특정 구조의 액정적하장치에만 한정되는 것은 아니다. 상기한 상세한 설명에서는 비록 특정 구조의 액정적하장치가 개시되어 있지만 이러한 액정적하장치는 단지 본 발명의 일례를 나타내는 것으로, 본 발명의 권리의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 가장 큰 특징인 액정용기내의 액정잔량의 확인기능을 구비한 어떠한 구조의 액정적하장치도 본 발명을 이용하면 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 응용할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 기판에 적하되는 액정의 총적하량을 기초로 액정용기에 남아 있는 액정의 잔량을 확인할 수 있게 된다. 따라서, 액정의 적하중 액정용기에 남아 있는 액정의 잔량을 항상 파악할 수 있게 되며, 그 결과 고가의 액정이 낭비되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 액정이 충진되고 상부에 가스가 공급되어 상기 액정에 압력을 가하는 액정용기;

   상기 액정용기를 수납하는 케이스;

   상기 액정용기의 하부에 장착되며 액정용기의 액정이 배출되는 배출공이 형성된 니들시트;

   상기 액정용기에 상하운동 가능하도록 삽입되며, 일단부에는 스프링이 설치되고 타단부는 상기 니들시트의 배출공과 접촉하여 상하 운동함에 따라 니들시트의 배출공이 열리고 닫히는 니들;

   상기 니들의 상부에 장착되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생하여 상기 니들을 상부로 이동시키는 솔레노이드코일 및 자성막대;

   상기 자성막대에 설치되어 상기 자성막대와 니들 사이의 간격을 조절하는 간극조정부;

   상기 액정용기 하부에 장착되어 액정용기의 액정을 적어도 하나의 패널을 포함하는 기판상에 적하하는 노즐; 및

   상기 액정용기와 결합되는 제1결합부 및 상기 노즐과 결합되는 제2결합부로 구성되어 상기 액정용기와 노즐을 결합시키며, 상기 제1결합부 및 제2결합부는 분리가능하게 형성되고 제1결합부와 제2결합부 사이에는 니들시트가 위치하는 결합부;

   상기 솔레노이드코일에 전원을 공급하는 전원공급부;

   상기 액정용기에 가스를 공급하는 가스공급부; 및

   상기 전원공급부 및 가스공급부를 제어하여 기판상에 설정된 액정을 적하하며, 기판에 적하된 액정의 적하량을 산출하여 액정용기에 충진된 액정의 양에서 상기 산출된 적하량을 차감하여 액정용기에 남아 있는 액정의 잔량을 측정하는 주제어부로 구성된 액정적하장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주제어부는,

   기판에 적하되는 액정의 1회적하량을 설정하는 1회적하량 설정부;

   상기 전원공급부에서 솔레노이드코일에 인가되는 전원인가 횟수를 측정하여 액정의 적하횟수를 산출하는 적하횟수 산출부;

   상기 설정된 1회의 적하량과 산출된 적하횟수를 기초로 액정의 총 적하량을 산출하는 총적하량 산출부; 및

   액정적하수단에 충진된 액정의 총량에서 상기 산출된 총적하량을 차감하여 액정의 잔량을 산출하는 액정잔량 산출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 주제어부는,

   액정의 적하현황 및 액정의 잔량에 대한 정보를 출력하는 출력부; 및

   액정의 잔량이 설정된 잔량 이하인 경우 작업자에게 알려주는 경보부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정적하장치.
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