KR100767358B1 - Manufacturing system for manufacturing liquid crystal display, apparatus for dropping liquid crystal and method for manufacturing liquid crystal display - Google Patents
Manufacturing system for manufacturing liquid crystal display, apparatus for dropping liquid crystal and method for manufacturing liquid crystal display Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와 액정 표시 장치 제조 방법에 관한 것으로, 자동화 공정이 가능하여 생산성을 높이고, 액정 도포 공정 중에, 기판에 정확한 액정량을 도포하기 위하여, 액정 적하 기술을 이용하여 액정 표시 장치의 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 기판과 결합시킨다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 제1 기판 상부에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치, 스페이서가 산포된 제1 기판 상부에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치, 봉인재가 형성된 제1 기판 상부에 액정 물질을 도포하는 액정 도포 장치, 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 부착하는 어셈블리 장치, 서로 부착된 제1 및 제2 기판 사이의 봉인재를 경화시켜 제1 및 제2 기판을 서로 결합시키는 봉인재 경화 장치를 포함하며, 이들 스페이서 산포 장치, 봉인재 형성 장치, 액정 도포 장치, 어셈블리 장치 및 봉인재 경화 장치는 인라인으로 설계되어 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal dropping device, and a method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein an automated process is possible to increase productivity, and to apply an accurate amount of liquid crystal onto a substrate during a liquid crystal coating process. After the liquid crystal is applied to one substrate of the two original plates of the liquid crystal display device, the substrate on which the liquid crystal is applied is bonded to the other substrate. The manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a spacer spreading device for dispersing a spacer on an upper portion of a first substrate, a sealant forming device for forming a sealing material on an upper portion of the first substrate on which the spacer is scattered, and an upper portion of the first substrate on which the sealing material is formed. A liquid crystal coating device for coating a liquid crystal material on the substrate, an assembly device for attaching the first and second substrates coated with liquid crystal, and a sealing material between the first and second substrates attached to each other to cure the first and second substrates. Sealing material curing devices that are bonded to each other, and these spacer spreading devices, sealing material forming devices, liquid crystal coating devices, assembly devices, and sealing material curing devices are designed inline.
인라인 시스템, 액정 적하 장치, 봉인재, 어셈블리 In-line system, liquid crystal dropper, sealant, assembly
Description
도 1은 액정 표시 장치의 평면도이고, 1 is a plan view of a liquid crystal display device;
도 2는 도 1에서의 절단선 I-I'을 따라 나타낸 액정 표시 장치의 단면도이고, FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device taken along the line II ′ of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템의 구성도이고, 3 is a configuration diagram of a manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고, 4A and 4B are views for explaining a liquid crystal dropping apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고, 5A and 5B are views for explaining a liquid crystal dropping apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고, 6 is a view for explaining a liquid crystal dropping apparatus according to a fourth embodiment of the present invention,
도 7은 액정 표시 장치의 두 기판을 결합시, 가압력 프로파일과 진공도 프로파일을 각각 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating a pressing force profile and a vacuum profile when combining two substrates of a liquid crystal display.
본 발명은 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와 액정 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a manufacturing system for producing a liquid crystal display device, a liquid crystal dropping device and a method for manufacturing a liquid crystal display device.
액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질을 포함하며, 두 기판은 가장자리 둘레에 인쇄되어 있으며 액정 물질을 가두는 봉인재로 결합되어 있으며, 두 기판 사이에 산포되어 있는 스페이서에 의해 지지되고 있다. The liquid crystal display device includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal material injected therebetween, the two substrates are printed around the edges and bonded by a sealing material confining the liquid crystal material, and scattered between the two substrates. It is supported by the spacer.
이러한 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다. Such a liquid crystal display displays an image by applying an electric field using an electrode to a liquid crystal material having an anisotropic dielectric constant injected between two substrates, and controlling the amount of light transmitted through the substrate by adjusting the intensity of the electric field.
액정 표시 장치를 제조하기 위한 통상적인 방법은, 두 기판에 액정 물질의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 도포하고 배향 처리를 실시한 다음, 그 중 한 기판에 스페이서를 산포하고, 액정 주입구를 가지는 봉인재를 둘레에 인쇄한다. 이어, 두 기판을 정렬한 다음 핫 프레스(hot press) 공정을 통하여 두 기판을 부착하고, 액정 주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 액정 주입구를 봉합하여 액정 셀을 만든다.Conventional methods for manufacturing a liquid crystal display device include applying an alignment film for orienting liquid crystal molecules of a liquid crystal material to two substrates, performing an alignment treatment, and then dispersing a spacer on one of the substrates, and a sealing material having a liquid crystal injection hole. Is printed around. Subsequently, the two substrates are aligned, and then the two substrates are attached through a hot press process, a liquid crystal material is injected between the two substrates through a liquid crystal injection hole, and the liquid crystal injection hole is sealed to make a liquid crystal cell.
액정 표시 장치의 제조 공정에서는 생산성 향상을 위해 1매의 주 기판(mother glass : 원판)으로 이루어진 장치에 하나의 액정 표시 장치를 형성하 기 위한 부 기판(이를 '액정 셀'이라 함)을 다수 개 형성하며, 액정 물질을 주입하기 전에 절단 공정을 통하여 원판의 장치를 4, 6 또는 8매의 액정 셀로 분리한 다음 이후의 공정은 액정 셀 단위로 진행한다.In the manufacturing process of the liquid crystal display device, in order to improve productivity, a plurality of secondary substrates (called 'liquid crystal cells') are formed to form one liquid crystal display device in a device composed of one main glass (original plate). Before the liquid crystal material is injected, the apparatus of the original plate is separated into 4, 6 or 8 liquid crystal cells through a cutting process, and the subsequent processes are carried out in liquid crystal cell units.
그러나, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서, 액정 주입 공정은 진공 상태에서 진행해야 하는데, 셀 간격을 유지한 상태에서 진공을 만들거나 좁은 액정 주입구를 통하여 액정을 주입하기 때문에 장기간의 액정 주입 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있다. 또한, 액정 표시 장치의 제조 공정이 원판 단위의 공정에서 액정 셀 단위의 공정으로 이루어지기 때문에, 전체 제조 공정을 자동화 공정으로 설계하기가 어려워 생산성을 높이는 데 한계가 있다. However, in the manufacturing method of the liquid crystal display device, the liquid crystal injection process should proceed in a vacuum state, which takes a long time liquid crystal injection time because the liquid crystal is injected through a narrow liquid crystal injection hole or a vacuum while maintaining the cell gap It has the disadvantage of being. In addition, since the manufacturing process of the liquid crystal display device is made of a liquid crystal cell unit process in a disc unit process, it is difficult to design the entire manufacturing process as an automated process, and thus there is a limit in increasing productivity.
본 발명은 자동화 공정이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device which can be automated to increase productivity.
또한, 본 발명은 액정 도포 공정 중에, 기판에 정확한 액정량을 도포할 수 있는 액정 적하 장치를 제공하고자 한다. Moreover, this invention is providing the liquid crystal dropping apparatus which can apply | coat an accurate liquid crystal amount to a board | substrate during a liquid crystal coating process.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 액정 적하 기술을 이용하여 액정 표시 장치의 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 기판과 결합시킨다. In order to solve this technical problem, in the present invention, the liquid crystal is applied to one substrate of two original plates of the liquid crystal display using a liquid crystal dropping technique, and then the substrate on which the liquid crystal is applied is bonded to the other substrate.
상세하게, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 제1 기판 상부에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치, 스페이서가 산포된 제1 기판 상부에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치, 봉인재가 형성된 제1 기판 상부에 액정 물질을 도포하는 액정 도포 장치, 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 부착하는 어셈블리 장치, 서로 부착된 제1 및 제2 기판 사이의 봉인재를 경화시켜 제1 및 제2 기판을 서로 결합시키는 봉인재 경화 장치를 포함한다. 여기서, 스페이서 산포 장치, 봉인재 형성 장치, 액정 도포 장치, 어셈블리 장치 및 봉인재 경화 장치는 인라인으로 설계되는 것이 바람직하다. In detail, the manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a spacer spreading device for dispersing a spacer on an upper portion of a first substrate, a sealant forming apparatus for forming a sealing material on an upper portion of a first substrate on which the spacer is scattered, and a sealant formed therein. 1 A liquid crystal coating device for coating a liquid crystal material on a substrate, an assembly device for attaching a liquid crystal coated first substrate and a second substrate, and a sealant between the first and second substrates attached to each other to cure the first and second And a sealing material curing device for bonding the two substrates to each other. Here, the spacer spreading device, the sealing material forming device, the liquid crystal coating device, the assembly device, and the sealing material curing device are preferably designed inline.
이 때, 어셈블리 장치에서 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 정렬한 후, 두 기판에 압력을 가하는 가압 작업을 진행할 수 있는데, 어셈블리 장치 내부가 진공 상태가 된후에 가압 작업을 시작하는 것이 바람직하고, 어셈블리 장치 내부가 대기압 상태가 된 후에 가압 작업을 완료하는 것이 바람직하며, 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 것이 바람직하다. At this time, after the alignment of the first substrate and the second substrate coated with the liquid crystal in the assembly apparatus, it is possible to proceed with the pressing operation to apply pressure to the two substrates, it is to start the pressing operation after the interior of the assembly apparatus is in a vacuum state Preferably, the pressurizing operation is preferably completed after the inside of the assembly apparatus is at atmospheric pressure, and the pressurizing operation is preferably performed using a pressure having a size smaller than atmospheric pressure.
여기서, 봉인재 경화 장치와 언로드 장치 사이에 위치하며, 액정을 안정적으로 배향시키기 위한 열처리 작업을 진행하는 열처리 장치를 더 포함할 수 있으며, 제1 기판을 스페이서 산포 장치로 운송하기 전에 제1 기판을 적재시키는 제1 로드 장치, 제2 기판을 어셈블리 장치로 운송하기 전에 제2 기판을 적재시키는 제2 로드장치, 열처리 작업 후의 서로 부착된 제1 및 제2 기판을 적재시키는 언로드 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 봉인재 형성 장치와 액정 도포 장치 사이에 위치하며, 봉인재와 액정 물질의 반응을 방지하기 위해 봉인재의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위한 봉인재 열처리 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 로드장치와 어셈블리 장치의 사이에 스페이서 산포 장치가 위치할 수 있다. The apparatus may further include a heat treatment apparatus positioned between the sealant curing apparatus and the unloading apparatus, and performing a heat treatment operation for stably aligning the liquid crystal, wherein the first substrate is transferred before transporting the first substrate to the spacer spreading apparatus. It may further include a first loading device for loading, a second loading device for loading the second substrate before transporting the second substrate to the assembly device, and an unloading device for loading the first and second substrates attached to each other after the heat treatment operation. have. In addition, the sealing material forming device and the liquid crystal coating device, and may further include a sealing material heat treatment apparatus for forming a reaction prevention film on the surface of the sealing material to prevent the reaction of the sealing material and the liquid crystal material. In addition, a spacer spreading device may be positioned between the second rod device and the assembly device.
또한, 본 발명에 따른 액정 적하 장치는 챔버, 챔버에 형성되는 노즐 구멍, 챔버에 장착되고, 액정이 채워지는 액정 카트리지, 액정 카트리지의 상부에 설치되어 전기적인 신호에 의하여 카트리지 내의 액정에 물리적인 힘을 가하여 상기 노즐 구멍을 통하여 액정을 외부로 밀어 내는 가압 수단을 포함할 수 있다. In addition, the liquid crystal dropping apparatus according to the present invention includes a chamber, a nozzle hole formed in the chamber, a liquid crystal cartridge mounted in the chamber, and a liquid crystal cartridge filled in the liquid crystal, and a physical force applied to the liquid crystal in the cartridge by an electrical signal. It may include a pressing means for pushing the liquid crystal to the outside through the nozzle hole by applying a.
여기서, 가압 수단은 피에조 압전 소자, 액정에 기포를 발생시키는 가열판일 수 있다. 액정 카트리지는 다수개가 병렬로 연결되어 있고, 챔버는 액정 카트리지에 대응하는 다수개의 노즐 구멍이 형성되어 있는 것이 유리하다. Here, the pressing means may be a piezoelectric piezoelectric element or a heating plate for generating bubbles in the liquid crystal. It is advantageous that a plurality of liquid crystal cartridges are connected in parallel, and the chamber is provided with a plurality of nozzle holes corresponding to the liquid crystal cartridge.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 원판의 두 기판 중 하나의 기판 에 스페이서를 산포하는 단계, 두 기판 중 하나의 기판에 액정 셀 영역을 둘러싸는 봉인재를 형성하는 단계, 봉인재가 형성되어 있는 기판의 상부에 액정 물질을 도포하는 단계, 두 기판을 부착시키는 단계, 봉인재를 경화시키는 단계를 포함한다. In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention comprises the steps of spreading a spacer on one of the two substrates of the original plate having at least one liquid crystal cell region, a rod surrounding the liquid crystal cell region on one of the two substrates Forming a talent, applying a liquid crystal material on top of the substrate on which the sealant is formed, attaching the two substrates, and curing the sealant.
여기서, 두 기판을 부착하기 위하여, 두 기판을 정렬한 후, 두 기판에 압력을 가하여 두 기판을 결합하는 작업이 진행될 수 있다. 이 때, 두 기판을 결합하는 단계는 가압 작업이 진공 상태에서 시작하여 대기압 상태에서 완료되는 것이 바람직하며, 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 것이 바람직하다. 여기서, 봉인재를 형성하는 동시에, 봉인재의 외곽부에 별도의 더미 패턴을 형성할 수 있는데, 봉인재와 더미 패턴의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위해 국부적으로 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, in order to attach the two substrates, after the two substrates are aligned, an operation of joining the two substrates by applying pressure to the two substrates may proceed. At this time, the step of joining the two substrates, it is preferable that the pressurization operation starts in the vacuum state and is completed at atmospheric pressure, and the pressurization operation is preferably performed using a pressure having a size smaller than atmospheric pressure. Here, while forming the sealant, a separate dummy pattern may be formed on the outer portion of the sealant, and may further include a step of locally curing to form a reaction prevention film on the surfaces of the sealant and the dummy pattern. .
본 발명에서는 봉인재가 경화된 두 기판에 열처리 작업을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있고, 열처리 작업이 진행된 두 기판을 절단하여 다수개의 액정 셀로 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the method may further include performing a heat treatment operation on the two substrates on which the sealing material is cured, and may further include cutting the two substrates on which the heat treatment operation is performed and separating the plurality of liquid crystal cells.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템을 이용하여 완성된 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a structure of a liquid crystal display device completed using a manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1.
도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 액정 주입 공정 및 기판 결합 공정을 종료한 하나의 원판으로 이루어진 액정 장치(100)는 동시에 여러 개의 액정 표시 장치용 액정 셀을 가진다. 예를 들면, 도 1에서와 같이, 서로 마주하는 절연 기판(110, 120) 및 두 기판(110, 120) 사이에 주입되어 있는 액정층(130)을 포함하는 액정 장치(100)에는 4 개의 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)이 만들어진다. 액정 물질층(130)과 혼합되어 있는 구형의 스페이서(140)는 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하고 있으며, 주입된 액정층(130)은 두 기판(110, 120)의 가장자리에 형성되어 있는 액정 셀 단위로 형성되어 있는 봉인재(150)에 의해 봉인되어 있다. 이때, 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하기 위해 봉인재(150)도 스페이서를 포함할 수도 있다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 액정 장치(100)는 액정 셀의 단위로 분리되지 않은 상태에서 액정층(130)이 주입되어 있으며, 도면 부호 a 및 b는 액정 주입 및 기판 결합 공정이 마친 후에 액정 장치를 셀 단위로 분리하기 위한 절단선을 나타낸 것이다.
In the method of manufacturing the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the
이러한 액정 장치(100)의 기판(110, 120)에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 주사 신호 또는 영상 신호와 같은 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수의 배선, 영상 신호를 제어하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터, 액정 분자를 구동하기 위해 전기장을 형성하는 화소 전극과 공통 전극 또는 화상을 표시하는데 요구되는 적, 녹, 청의 컬러 필터를 포함할 수 있다.The thin film serving as a switching element for controlling a plurality of wirings and image signals for transmitting an electrical signal such as a scan signal or an image signal that crosses each other and defines a pixel area on the
이러한 액정 표시 장치의 제조를 도 3을 참조하여 설명한다. The manufacture of such a liquid crystal display will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.3 schematically illustrates a configuration of a manufacturing system for manufacturing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
본 발명에서는 액정 표시 장치를 제조하기 위하여 진행되는 각각의 제조 장치를 인 라인(in-line)으로 설계한다. 여기서, 장치를 인 라인으로 설계한다는 것은 여러개의 공정이 한 세트의 기계 안에서 이뤄지도록 통합하는 것을 말한다. 인 라인 시스템에서는 공정시간이 줄고 불량률도 떨어져 생산성이 획기적으로 높다. In the present invention, each manufacturing apparatus that proceeds to manufacture the liquid crystal display device is designed in-line. Here, designing the device in-line means integrating multiple processes into a set of machines. In-line systems reduce process time and reduce defect rates, dramatically increasing productivity.
또한, 본 발명에서는 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 하나의 기판과 결합시키는 공정을 진행한다. In addition, in the present invention, after the liquid crystal is applied to one substrate of the two original plates, the process of bonding the substrate to which the liquid crystal is applied is combined with the other substrate.
본 발명은, 도 3에 도시한 바와 같이, 원판으로 이루어진 액정 표시 장치의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 즉, 하부 기판이 분류되어 적재되어 있는 제1 로드 장치(10), 이후에 제조될 액정 표시 장치의 간격을 유지하기 위하여 하부 기판에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치(11), 하부 기판의 테두리에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치(12), 하부 기판의 봉인재 내부에 액정을 적하시키는 액정 도포 장치(13), 봉인재 및 액정이 형성되어 있는 하부 기판을 상부 기판과 접착하기 전에 예비 정렬시키는 제1 예비 정렬 장치(14), 액정 표시 장치의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 즉, 상부 기판이 분류되어 적재되어 있는 제2 로드 장치(16), 하부 기판을 상부 기판과 접착하기 전에 예비 정렬시키는 제2 예비 정렬 장치(17) 및 상부 기판과 하부 기판을 합착하는 어셈블리 장치(15), 두 기판 사이를 접착하고 있는 봉인재를 경화시키는 봉인재 경화 장치(21), 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정의 안정적인 배향을 위한 열처리 장치(22) 및 두 기판이 합착되어 마련된 액정 표시 장치를 언로드시키는 언로드 장치(23)가 연결되도록 구성되어 있다. As shown in FIG. 3, the
본 발명에서의 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 각각의 단위 공정을 진행하기 위한 제조 장치를 인 라인으로 설계하고 있다. The manufacturing system for liquid crystal display device manufacture in this invention designs the manufacturing apparatus for advancing each unit process in-line.
여기서, 스페이서를 하부 기판(110)에 산포하는 대신에 상부 기판(120)에 산포하고자 하는 경우에는, 스페이서 산포 장치(11)를 제1 로드 장치(10)와 봉인재 형성 장치(12)의 사이에 위치시키는 대신에, 제2 로드 장치(16)와 제2 예비 정렬 장치(17) 사이에 위치시켜 스페이서 산포 작업을 진행할 수 있다. Here, in the case where it is desired to spread the spacers on the
이러한 제조 시스템을 통하여 액정 표시 장치를 제조하는 과정을 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다. A process of manufacturing a liquid crystal display through such a manufacturing system will be described with reference to FIGS. 1 and 2 together.
우선, 원판으로 이루어진 액정 표시 장치(100)의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 예를 들어, 하부 기판(110)을 제1 로드 장치(10)에 다수개로 적재한 후, 스페이서 산포 장치(11)로 하나씩 운송하여 하부 기판(110)의 상부에 스페이서(140)를 산포한다. 스페이서(140)는 상부 기판(120)과의 셀 간격을 유지 하는 역할을 한다.First, one of two
다음, 스페이서(140)가 산포된 하부 기판을 봉인재 형성 장치(12)로 운송하여 하부 기판(110)의 테두리에 봉인재(150)를 형성한다. 이 때, 봉인재(150)는 액정 주입구를 가지지 않도록 폐곡선 형상으로 형성한다. 봉인재(150)는 스페이서를 포함할 수 있다. 봉인재(150)가 정의하는 폐곡선 형상의 내부 영역은 액정(130)이 채워지는 부분으로 액정 표시 장치의 화면 영역이다. Next, the lower substrate on which the
이후에, 봉인재(150)가 액정(130)과 반응하는 것을 방지하기 위하여, 자외선 노광 작업 또는 열처리 작업을 진행하여 봉인재(15) 표면에 반응 방지막을 형성하는 것이 바람직하다. 봉인재는 열 경화제 또는, 자외선 경화제를 사용하는 것이 유리하며, 이 경우, 열 또는 자외선을 이용할 수 있다. 이를 위하여, 봉인재 형성 장치(12)와 액정 도포 장치(13) 사이에 봉인재(150)와 액정(130)의 반응을 방지하기 위해 봉인재(150)의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위한 봉인재 열처리 장치를 추가로 연결할 수 있다. 이후의 두 기판(110, 120)의 합착 공정시, 봉인재(150) 표면의 반응 방지막은 압력에 의해 눌리게 되어 두 기판과 접착하게 되는데, 후에 또 다시 자외선을 조사하게 되면, 봉인재(150)가 완전히 경화되어 두 기판(110, 120)을 결합시킨다. Thereafter, in order to prevent the sealing
다음, 봉인재(150)가 형성된 하부 기판(110)을 액정 도포 장치(13)로 운송하여 봉인재(150)가 형성하는 폐곡선의 내부에 액정(130)을 채운다. 이 때, 액정 적하 장치를 사용하여 봉인재(150)가 정의하는 화면 표시 영역에 해당하는 부분에 액정(130)을 소정 양만큼 적하시킨 후 하부 기판(110)을 회전시켜 액정을 도포하거 나, 화면 표시 영역에 해당하는 부분 전체에 액정(130)을 산포하는 방법이 이용될 수 있다. Next, the
본 발명에서는 액정 주입구를 형성하고 액정을 채우는 종래 기술과는 다르게, 봉인재를 사용하여 소정의 폐각 형상의 틀로 정의된 영역에 액정을 적하시키는 기술을 사용한다. 이러한 액정 적하 기술은 액정의 적하량을 정확하게 조절하는 것이 어렵다. In the present invention, unlike the prior art of forming the liquid crystal injection hole and filling the liquid crystal, a technique of dropping the liquid crystal in a region defined by a predetermined closed corner shape using a sealing material is used. In such a liquid crystal dropping technique, it is difficult to accurately control the amount of liquid crystal dropping.
액정 물질의 양이 많은 경우에는 봉인재가 손상될 수도 있으며, 액정 물질의 양이 적은 경우에는 액정 물질이 채워지지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 액정을 정확한 양으로 적하시키는 장비가 필요하다. If the amount of the liquid crystal material is large, the sealing material may be damaged, and if the amount of the liquid crystal material is small, the liquid crystal material may not be filled. Therefore, there is a need for equipment for dropping the liquid crystal in the correct amount.
본 발명의 액정 표시 제조용 제조 시스템에 사용되는 액정 적하 장치의 실시예로 압전 소자 방식, 열전사 방식, 버블젯 방식을 이용하는 액정 적하 장치가 있다. As an example of the liquid crystal dropping apparatus used for the manufacturing system for liquid crystal display manufacture of this invention, there exists a liquid crystal dropping apparatus using a piezoelectric element system, a thermal transfer system, and a bubblejet system.
압전 소자 방식의 액정 적하 장치는 피에조 압전기를 이용해서 분사하는 방식으로 압전 소자를 이용하게 하여 기계적인 압력으로 잉크를 분사한다. The liquid crystal dropping apparatus of the piezoelectric element method uses the piezoelectric element in a manner of injecting using a piezoelectric piezo to inject ink at a mechanical pressure.
도 4a에 보인 바와 같이, 하부에 노즐 구멍(134)이 형성되어 챔버(131)가 액정 적하 장치의 틀을 이루고 있다. 챔버(131) 내부에는 액정(139)이 채워지는 카트리지(132)가 장착되어 있고, 카트리지(132) 상단에는 피에조 소자(135)가 설치되어 있다. 카트리지(132)에는 액정 공급관(133)이 연결되어 있는데, 액정 공급관(133)은 카트리지(132) 내부로 액정(139)을 공급하는 통로가 된다. As shown in FIG. 4A, a
이러한 구조를 가지는 액정 적하 장치에서 액정 공급관(133)을 통하여 카트리지(132)에 액정을 공급한 후, 피에조 소자(135)에 전기적 신호를 보내 피에조 소자(135)를 통하여 물리적인 압력을 가하여 액정(139)을 누른다. 이 때, 도 4b에 보인 바와 같이, 물리적 압력을 통해 챔버(131)의 노즐 구멍(134)을 통하여 액정 방울(138)이 적하된다. After the liquid crystal is supplied to the
이와 같이, 피에조 압전 소자에 전기 신호를 보내면 피에조 압전 소자가 진동을 하게 되고, 이 진동의 압력으로 액정이 노즐 구멍 밖으로 밀려 나간다. 액정이 빠져 나가는 부분은 모세 현상과 관성 법칙 등에 의하여 액정이 다시 채워진다.In this way, when the electrical signal is sent to the piezoelectric piezoelectric element, the piezoelectric piezoelectric element vibrates, and the liquid crystal is pushed out of the nozzle hole by the pressure of the vibration. The liquid crystal part is refilled by the capillary phenomenon and the law of inertia.
열전사 방식의 액정 적하 장치는 액정을 분사할 때 열을 이용하는 것으로, 열에 의하여 기포가 발생하여 그 기포의 힘으로 액정을 적하한다.The thermal transfer liquid crystal dropping device uses heat when injecting a liquid crystal, and bubbles are generated by the heat, and the liquid crystal is dropped by the force of the bubbles.
열전사 방식의 액정 적하 장치는 피에조 압전 소자 방식의 액정 적하 장치와 기본적인 구조는 비슷하며, 피에조 압전 소자(135) 대신 가열판(136)이 설치되어 있다. The thermal transfer liquid crystal dropping device has a basic structure similar to that of the piezoelectric piezoelectric element type liquid crystal device, and a
이러한 구조를 가지는 액정 적하 장치에서 액정을 적하시키고자 하는 경우, 가열판(136)에 전기 신호가 가해진다. 그러면, 도 5b에 보인 바와 같이, 가열판(136)이 급속히 달구어져 액정(139)에 기포(137)가 발생하고, 이 기포(137)가 액정(139)을 누르고 액정(139)이 밀리게 된다. 그 결과, 액정 방울(139)이 노즐 구멍(134) 밖으로 나가게 되어 적하된다. When the liquid crystal is dropped in the liquid crystal dropping device having such a structure, an electric signal is applied to the
상술한 압전 소자 방식 또는 열 전사 방식의 액정 적하 장치는 카트리지 타입으로 액정실을 제작하므로 타액정를 혼용 사용할 때 카트리지 교체만으로 액정을 안전하고 간편하게 교체할 수 있다. 이 때, 카트리지를 다수개 사용하고 병렬로 연결하며, 챔버에 각 카트리지에 대응하는 다수개의 노즐 구멍을 형성할 경우, 적하 지점을 다양하게 정할 수 있다. The above-mentioned piezoelectric element type or heat transfer type liquid crystal dropping device manufactures a liquid crystal chamber in a cartridge type, so that liquid crystals can be safely and simply replaced only by replacement of a cartridge when a salivary liquid is mixed. In this case, when a plurality of cartridges are used and connected in parallel, and a plurality of nozzle holes corresponding to each cartridge are formed in the chamber, the dropping point can be variously determined.
버블젯 방식의 액정 적하 장치는 액정을 가열했을 때 생기는 공기 방울의 압력을 이용하여 액정을 분사한다. The bubble jet liquid crystal dropping device injects the liquid crystal using the pressure of air bubbles generated when the liquid crystal is heated.
도 6에 보인 바와 같이, 가열판(136)이 장착되어 있는 관(140)의 내부에 액정(139)이 채워지고, 카트리지가 따로 존재하지 않는다. 전기적인 신호를 받아 가열판(136)을 가열하면 액정(139)이 팽창하면서 기포(137)가 기포(137)의 부피 만큼 노즐 구멍(134)으로 액정(138)이 밀려나가게 된다. 액정을 분사시킨 후 에는 전류 공급을 차단하여 가열판을 식히고, 다시 줄어드는 공간만큼 액정이 보충된다. As shown in FIG. 6, the
이러한 버블젯 방식의 액정 적하 장치는 전기적 신호에 의하여 작동하는 가열판에 따라 발생하는 기포의 크기를 변화시켜 액정의 분출량을 변화시킨다. This bubble jet liquid crystal dropping device changes the amount of bubbles generated by changing the size of bubbles generated by a heating plate operated by an electrical signal.
상술한 바와 같은 압전 소자 방식, 열전사 방식 및 버블젯 방식의 액정 적하 장치는 전기적 신호의 제어로 액정의 분출을 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 액정 적하 장치는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 시스템에서와 같이, 기판을 합착하기 전에 액정을 도포하기 때문에 액정량을 세밀하게 조절해야 하는 작업에서 유용하게 사용할 수 있다. The above-described liquid crystal dropping apparatus of the piezoelectric element method, the thermal transfer method and the bubble jet method has an advantage that the ejection of the liquid crystal can be precisely controlled by controlling the electrical signal. Such a liquid crystal dropping device can be usefully used in an operation in which the amount of liquid crystal needs to be finely adjusted because the liquid crystal is applied before the substrate is bonded, as in the manufacturing system of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이, 액정 도포 장치(13)에서 액정 적하 장치를 이용하여 하부 기판(110)에 액정(130)을 도포한 다음, 이러한 하부 기판(110)을 상부 기판(120)과 합착하기 위하여 어셈블리 장치(15)에 운송하기 전에 제1 예비 정렬 장치(14)로 운송하여 예비 정렬시킨다. As described above, in the liquid
또한, 동시에 원판으로 이루어진 액정 표시 장치(100)의 두 기판(110, 120) 중 나머지 하나의 기판 예를 들어, 상부 기판(120)을 제2 로드 장치(16)에서 하부 기판(110)과 합착하기 위하여 어셈블리 장치(15)에 운송하기 전에 제2 예비 정렬 장치(17)로 운송하여 예비 정렬시킨다.In addition, the other one of the two
여기서, 스페이서를 하부 기판(110)이 아닌 상부 기판(120)에 산포하고자 하는 경우에는, 스페이서 산포 장치(11)를 제1 로드 장치(10)와 봉인재 형성 장치(12)의 사이에 위치시키지 않고, 제2 로드 장치(16)와 제2 예비 정렬 장치(17) 사이에 위치시켜 스페이서 산포 작업을 진행한 후, 스페이서가 산포된 상부 기판(120)을 제2 예비 정렬 장치(17)로 운송시킨다. In this case, when the spacer is to be spread on the
이와 같이 예비 정렬된 상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 어셈블리 장치(15)로 운송한다. 어셈블리 장치(15)에서는 두 기판(110, 120)을 정렬시킨 후, 압력을 가하여 부착시키는 어셈블리 작업을 진행한다. The
도면에는 표시하지 않았지만, 어셈블리 장치(15)에서 두 기판(110, 120)은 각각 압축 플레이트에 장착되어 평행하게 정렬된다. 이어, 각 압축 플레이트를 균일한 힘으로 압력을 가하는데, 이 경우, 기판에 산포되어 있는 스페이서 또는 봉인재의 스페이서는 압축력을 받고 이 압축력으로 인하여 변형될 수 있다. 이 때, 기판에 산포되어 있는 액정은 화면 표시 영역에 해당하는 부분에서 균일하게 퍼지게 된다. 이 때, 두 기판은 미세하게 정렬시키는 것이 바람직하며, 두 기판에 가해진 압력을 균일하게 하기 위해서는 공기 가압식을 이용하여 압력을 가하는 것이 바람직한다. Although not shown in the drawings, in the
이와 같이, 어셈블리 장치(15)에서는 상부 압축 플레이트에 부착된 상부 기판과 하부 압축 플레이트에 부착된 하부 기판을 정렬시키면서 두 기판에 일정 압력을 가한다. 이 때, 어셈블리 장치(15)는 진공 챔버로 구성되어 있어 진공 챔버 내에서 정렬과 가압을 순차적으로 진행시킨다. 이러한 정렬과 가압 공정에서의 진공도와 가압력에 대한 프로파일은 도 7에 보인 바와 같다. As such, the
우선, 정렬되어 있는 두 기판에 압력을 가하기 전에 어셈블리 장치의 챔버 내부를 진공으로 만든다. 이어, 이러한 진공 상태에서 두 기판에 압력을 가하여 두 기판을 부착한다. 두 기판에 압력을 가하는 가압 작업을 끝내기 전에 챔버 내에 진공을 풀어 대기압 상태로 만든 후, 두 기판에 가하는 압력을 서서히 감소시킨다. First, the chamber interior of the assembly apparatus is vacuumed before applying pressure to the two aligned substrates. Then, the two substrates are attached by applying pressure to the two substrates in this vacuum state. The vacuum is released into the chamber to atmospheric pressure before the pressurizing operation to pressurize the two substrates, and then the pressure applied to the two substrates is gradually reduced.
두 기판에 압력을 가하기 전에 챔버의 내부를 진공으로 만들지 않으면 가압되는 두 기판의 사이에 에어(air)가 침투하게 되며, 두 기판에 가해진 압력을 풀기 전에 챔버의 내부를 대기압 상태로 만들어 주지 않으면 두 기판의 갭을 유지하는 스페이서가 복원되어 에어(air)가 두 기판 사이에 침투하게 된다. 두 기판 사이에 침투된 에어(air)는 기판의 갭 불균일을 유발하거나 봉인재 패턴의 불균일을 유발한다. If you do not vacuum the inside of the chamber before applying pressure to the two substrates, air will penetrate between the two pressurized substrates, and if you do not bring the interior of the chamber to atmospheric pressure before releasing the pressure applied to the two substrates, The spacers that hold the gap of the substrate are restored so that air penetrates between the two substrates. Air penetrated between two substrates may cause gap nonuniformity of the substrate or nonuniformity of the sealant pattern.
도면에서, "A"는 두 기판에 가하는 가압력의 프로파일을 나타내고, "B"는 어셈블리 장치 내에서의 진공도 프로파일을 나타낸다. 그리고, "D"는 어셈블리 장치의 내부를 진공 상태로 만든 후, 두 기판에 압력을 가하는 순간 까지의 시간차를 나타내고, "C"는 어셈블리 장치의 내부를 대기압 상태로 만든 후, 두 기판에 가해진 압력을 감소시키려는 순간까지의 시간차를 나타낸다. 본 발명에서는 상술한 바와 같이, "D"와 "C"로 정의된 시간차를 0보다 크거나 같게 설정하는 것이 바람직하다. In the figure, "A" represents the profile of the pressing force applied to the two substrates, and "B" represents the vacuum profile within the assembly apparatus. And, "D" represents the time difference from the inside of the assembly apparatus to the vacuum state and then the moment when the two substrates are pressurized, and "C" represents the pressure applied to the two substrates after making the interior of the assembly apparatus into the atmospheric pressure state. Represents the time difference until the moment to decrease. In the present invention, as described above, it is preferable to set the time difference defined by "D" and "C" to be greater than or equal to zero.
다음, 부착된 한 쌍의 기판(110, 120)을 진공 상태의 어셈블리 장치(15)에서 대기압 상태를 갖추고 있는 봉인재 경화 장치(21)로 운송한다. 봉인재 경화 장치(21)에서는 한쌍의 기판에서 봉인재(150)가 있는 부분에 자외선 노광 장비를 이용하여 자외선을 조사하여 봉인재(150)를 완전히 경화시켜 두 기판을 결합한다. Next, the pair of
이 때, 봉인재 경화를 위한 봉인재 경화 장치(21)를 별도로 구성하지 않고, 어셈블리 장치(15)에서 봉인재 경화 작업을 실시하고자 하는 경우에는 어셈블리 장치(15)의 장비 구성이 어렵게 된다. 자외선 노광 장비를 진공 상태를 유지해야 하는 어셈블리 장치(15)에 설치해야 하기 때문이다. 봉인재 경화를 위한 자외선 노광 장비를 어셈블리 장치(15)의 내부 혹은 외부에 설치하기 위해서는 어셈블리 장치(15)의 한 면을 석영 등 자외선 파장대를 흡수하지 않는 투명한 재질로 형성해야 하는데, 이러한 재질은 진공 상태에 약한 물리적 특성을 가지고 있어서, 어셈블리 장치(15)를 구성하는데 어려움이 있다. 또한, 어셈블리 장치(15)에서 어셈블리 작업 및 봉인재 경화 작업을 하나의 챔버에서 실시해야 하기 때문에 이러한 작업들을 위한 다수의 장비 요소를 하나의 챔버에 설치해야 하는 어려움이 있다. At this time, when the sealing material curing operation is to be performed in the
그래서, 본 발명에서는 봉인재 경화 장치(21)와 어셈블리 장치(15)를 별도로 구성함으로써, 기판 정렬 및 가압 공정과 봉인재 경화 공정을 두 개의 챔버에서 실시하는 챔버의 이원화를 꾀한다. 본 발명에서, 봉인재 경화 장치(21) 내부를 대기압 상태로 만들어서 기판에 자외선을 조사하는 방식으로 봉인재 경화 공정을 진행한다.Therefore, in the present invention, the sealing
이 경우, 어셈블리 장치(15) 및 봉인재 경화 장치(21)의 장비 구성이 용이하고, 액정 표시 장치을 제조하기 위한 전 제조 장치를 인라인으로 구성하는 것이 용이한 잇점이 있다. In this case, the equipment configuration of the
한 편, 어셈블리 장치(15)에서 부착된 한 쌍의 기판(110, 120)은 부착 상태가 견고하지 않기 때문에 봉인재 경화 장치(21)로 운송되기 전에 두 기판(110, 120)이 분리될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 기판(110, 120)을 봉인재 경화 장치(21)로 운송하기 전에 그의 일부분을 국부적으로 경화시키면, 두 기판(110, 120)을 비교적 견고하게 부착할 수 있어서 기판 운송시 유리하다. On the other hand, since the pair of
이를 위하여, 도 8a에 보인 바와 같이, 봉인재 형성 장치(12)에서 각각의 액정 셀(111, 121, 131, 141)을 위한 봉인재(150)를 형성하는 작업을 진행하면서 하부 기판(110)의 외곽부 부분에 국부 경화재(190)를 형성하고, 부착된 상부 및 하부 기판(110, 120)을 봉인재 경화 장치(21)로 운송하기 전에 국부 경화재(190)를 경화시킬 수 있다. 또한, 도 8b에 보인 바와 같이, 기판(110, 120)에서의 봉인재(150) 균일성을 향상시키기 위하여 기판(110, 120)의 테두리를 둘러싸도록 형성된 더미 봉인재 패턴(180)의 일부분(181)을 국부적으로 경화시킬 수 있다. 여기서, 봉인재와 더미 패턴의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위해 국부적으로 경화시킬 수 있다. To this end, as shown in FIG. 8A, the
이와 같은 국부적인 경화 작업을 통하여, 다소 불안정하게 부착될 수 있는 한 쌍의 기판(110, 120)을 비교적 안정적으로 부착시킨 상태로 어셈블리 장치(15)에서 봉인재 경화 장치(16)로 운송시킬 수 있다.Through this local curing operation, the pair of
이러한 국부적인 봉인재 경화 작업은 거대한 크기를 가지는 노광 장비를 이용하지 않고, 어셈블리 장치(15)에 비교적 간단하게 설치할 수 있는 소형 케이블 노광 기구를 이용한다. This local sealing material curing operation uses a small cable exposure mechanism that can be installed relatively simply in the
다음, 부착된 두 기판을 열처리 장치(22)로 운송하여 두 기판(110, 120) 사이에 있는 액정(130)의 안정적인 배향을 위하여 80∼150℃에서 기판에 열처리를 진행한다.Next, the attached two substrates are transported to the
이 때, 두 기판 사이를 접착하고 있는 봉인재 또는, 액정의 손상을 방지하기 위하여, 완급한 열경사를 가지고 열처리를 진행하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 큰 사이즈를 가지는 원판을 작은 사이즈의 액정 셀로 분리하기 전에 액정 배향을 위한 열처리를 진행하기 때문에, 원판을 작은 사이즈의 액정 셀로 분리한 후 열처리를 한 경우에 비하여 기판이 급속하게 가열됨으로써 액정이 손상되는 것을 방지하는 장점이 있다. At this time, in order to prevent damage of the sealing material which adhere | attaches two board | substrates, or a liquid crystal, it is preferable to heat-process with a graded thermal gradient. In the present invention, since the heat treatment for the alignment of the liquid crystal is carried out before separating the large-sized disc into the liquid crystal cell of the small size, the substrate is heated rapidly compared with the case where the original plate is separated into the liquid crystal cell of the small size, the liquid crystal This has the advantage of preventing damage.
다음, 결합된 두 기판을 언로드 장치(23)로 운송한다. Next, the two bonded substrates are transported to the unloading device 23.
다음, 도면에 도시하지 않았지만, 절단 장치를 사용하여 원판 상태로 결합되어 있는 기판을 절단하여 다수개의 액정 셀로 잘라서 분리하여 단위 액정 표시 장치의 제조를 완료한다. Next, although not shown in the drawings, the substrate bonded to the original state is cut using a cutting device, cut into a plurality of liquid crystal cells, and separated to complete manufacturing of the unit liquid crystal display device.
본 발명에서는 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후 액정이 도포된 기판을 다른 하나의 기판과 결합시키는 공정을 진행하기 때문에, 각각의 공정을 진행하기 위한 액정 도포 장치와 어셈블리 장치를 인 라인으로 설계할 수 있어서, 액정 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 봉인재를 경화하는 장치를 어셈블리 장치와 별도로 설치하는 경우, 장비 구성을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서는 전기적 신호에 의하여 액정을 적하하는 액정 적하 장치를 이용하여 기판에 액정을 도포하기 때문에 정확한 액정량 조절이 가능하다. In the present invention, since the liquid crystal is applied to one substrate of the two original plates and then the liquid crystal coated substrate is combined with the other substrate, the liquid crystal coating device and the assembly apparatus for performing each process are in-line. Can be designed, and the productivity of the liquid crystal display device can be improved. At this time, when the device for curing the sealing material is installed separately from the assembly device, there is an advantage that can facilitate the configuration of the equipment. In addition, in the present invention, since the liquid crystal is applied to the substrate by using a liquid crystal dropping device for dropping the liquid crystal by an electrical signal, accurate liquid crystal amount adjustment is possible.
Claims (22)
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