KR101060376B1

KR101060376B1 - 액정표시소자의 실런트 적하장치

Info

Publication number: KR101060376B1
Application number: KR1020040050823A
Authority: KR
Inventors: 백세준; 손해준
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2011-08-29
Also published as: KR20060001669A

Abstract

본 발명의 실런트 적하장치는 실런트가 충진되고 하부에 실런트를 방출하여 기판에 실패턴을 형성하는 노즐을 구비한 실린지와, 상기 실린지에 가스를 공급하여 실린지내의 실런트에 압력을 인가하여 실런트를 적하하는 가스공급부로 이루어진 적어도 하나의 적하기; 상기 적하기의 노즐을 촬영하여 적하기를 정렬하는 적하기 정렬수단으로 구성된다. 상기 적하기 정렬수단은 노즐을 촬영하는 CCD(Charge Coupled Device)카메라와, 상기 CCD카메라에서 촬영된 영상을 기초로 적하기의 정렬을 판단하고 오정렬된 경우 적하기를 이동하여 정렬시키는 제어부로 이루어진다.

실런트적하, 정렬마크, CCD카메라, 반사경, 제어부

Description

액정표시소자의 실런트 적하장치{APPARATUS FOR DISPENSING SEALANT IN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도1은 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판이 대향하여 합착된 단위 액정패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도.

도2a와 도2b는 종래의 스크린인쇄방법을 통해 실패턴을 형성하는 예를 보인 예시도.

도3은 본 발명에 따른 실런트 적하방법에 의해 실패턴을 형성하는 예를 보인 예시도.

도4는 본 발명에 따른 액정패널의 실런트 적하장치의 구조를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 실런트 적하기의 정렬장치의 구조를 나타내는 도면.

도 6은 제어부의 구조를 나타내는 블럭도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

400:기판 401:실린지

402:노즐 403:캡부

404:가스관 405:가스 공급부

520 : 반사경 524 : CCD카메라

600 : 제어부

본 발명은 액정표시소자의 실런트 적하장치에 관한 것으로, CCD카메라를 이용하여 실런트를 적하하는 노즐 자체를 정렬마크로 등록시킴으로써 신속하고 정확한 실런트 적하기의 정렬이 가능한 액정표시소자의 실런트 적하장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시소자는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 그 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시소자이다.

따라서, 액정표시소자는 화소 단위의 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정패널과; 상기 액정셀들을 구동시키는 드라이버 집적회로(integrated circuit : IC)를 구비한다.

상기 액정패널은 서로 대향하는 컬러필터(color filter) 기판 및 박막트랜지스터 어레이기판과, 상기 컬러필터기판 및 박막트랜지스터 어레이기판의 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.

그리고, 상기 액정패널의 박막트랜지스터 어레이기판 상에는 데이터드라이버 집적회로로부터 공급되는 데이터신호를 액정셀들에 전송하기 위한 다수의 데이터라인들과, 게이트드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 액정셀들에 전송하기 위한 다수의 게이트라인들이 서로 직교하며, 이들 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부마다 액정셀들이 정의된다.

상기 게이트드라이버 집적회로는 다수의 게이트라인에 순차적으로 주사신호를 공급함으로써, 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들이 1개 라인씩 순차적으로 선택되도록 하고, 그 선택된 1개 라인의 액정셀들에는 데이터드라이버 집적회로로부터 데이터신호가 공급된다.

한편, 상기 컬러필터기판 및 박막트랜지스터 어레이기판의 대향하는 내측면에는 각각 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다. 이때, 화소전극은 박막트랜지스터 어레이기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면에 공통전극은 컬러필터기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 따라서, 공통전극에 전압을 인가한 상태에서 화소전극에 인가되는 전압을 제어함으로써, 액정셀들의 광투과율을 개별적으로 조절할 수 있게 된다.

이와 같이 화소전극에 인가되는 전압을 액정셀 별로 제어하기 위하여 각각의 액정셀에는 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터가 형성된다.

상기한 바와 같은 액정표시소자의 구성요소들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판이 대향하여 합착된 단위 액정패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도이다.

도1을 참조하면, 액정패널(100)은 액정셀들이 매트릭스형태로 배열되는 화상표시부(113)와, 그 화상표시부(113)의 게이트라인들과 접속되는 게이트패드부(114) 및 데이터라인들과 접속되는 데이터패드부(115)를 포함한다. 이때, 게이트패드부(114)와 데이터패드부(115)는 컬러필터기판(102)과 중첩되지 않는 박막트랜지스터 어레이기판(101)의 가장자리 영역에 형성되며, 게이트패드부(114)는 게이트드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 화상표시부(113)의 게이트라인들에 공급하고, 데이터패드부(115)는 데이터드라이버 집적회로로부터 공급되는 화상정보를 화상표시부(113)의 데이터라인들에 공급한다.

상기 화상표시부(113)의 박막트랜지스터 어레이기판(101)에는 화상정보가 인가되는 데이터라인들과 주사신호가 인가되는 게이트라인들이 서로 수직 교차하여 배치되고, 그 교차부에 액정셀들을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터와, 그 박막트랜지스터에 접속되어 액정셀을 구동하는 화소전극과, 이와 같은 전극과 박막트랜지스터를 보호하기 위해 전면에 형성된 보호막이 구비된다.

상기 화상표시부(113)의 컬러필터기판(102)에는 블랙매트릭스에 의해 셀 영역별로 분리되어 도포된 칼러필터들과, 상기 박막트랜지스터 어레이기판(101)에 형성된 화소전극의 상대전극인 공통 투명전극이 구비된다.

상기한 바와 같이 구성된 박막트랜지스터 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102)은 스페이서(spacer)에 의해 일정한 셀갭(cell gap)이 유지되고, 상기 화상표시부(113)의 외곽에 형성된 실패턴(seal pattern, 116)에 의해 합착되어 단위 액정패널을 이루게 된다.

상기한 바와 같은 단위 액정패널을 제작함에 있어서, 수율을 향상시키기 위하여 대면적의 모기판에 복수의 단위 액정패널들을 동시에 형성하는 방식이 일반적으로 적용되고 있다. 따라서, 상기 복수의 액정패널들이 제작된 모기판을 절단 및 가공하여 대면적의 모기판으로부터 단위 액정패널들을 분리하는 공정이 요구된다.

상기 대면적의 모기판으로부터 분리된 단위 액정패널에는 액정주입구를 통해 액정을 주입하여 박막트랜지스터 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102) 사이에 액정층을 형성하고, 그 액정주입구를 밀봉한다.

상술한 바와 같이 단위 액정패널을 제작하기 위해서는 크게 복수의 박막트랜지스터 어레이기판(101) 및 컬러필터기판(102)들을 별도의 제1 및 제2모기판에 개별적으로 제작하고, 그 제1 및 제2모기판을 균일한 셀갭이 유지되도록 합착한 다음 단위 액정패널로 절단하고, 액정을 주입하는 공정들이 요구된다.

특히, 상기 제1 및 제2모기판을 균일한 셀갭이 유지되도록 합착하기 위해서 상기 화상표시부(113)의 외곽에 실패턴(116)을 형성하는 공정이 요구되는데, 종래의 실패턴(116) 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a와 도2b는 실패턴을 형성하기 위한 스크린인쇄(screen printing) 방법의 예시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 스크린인쇄장치는 실패턴(216) 형성영역이 선택적으로 노출되도록 패터닝된 스크린마스크(206)와, 상기 스크린마스크(206)를 통해 기판(200)에 실런트(sealant, 203)를 선택적으로 공급하여 실패턴(216)을 형성하는 고무롤러(squeegee, 208)가 구비된다.

상기 기판(200)에 형성된 실패턴(216)은 액정을 주입하기 위한 갭을 마련하고, 주입된 액정의 누설을 방지한다. 따라서, 실패턴(216)은 기판(200)의 화상표시부(213) 가장자리를 따라 형성되며, 일측에는 액정주입구(204)가 형성된다.

상기한 바와 같은 스크린인쇄방법은 실패턴(216) 형성영역이 패터닝된 스크 린마스크(206) 상에 실런트(203)를 도포하고, 고무롤러(208)로 인쇄하여 기판(200) 상에 실패턴(216)을 형성하는 단계와, 상기 실패턴(216)에 함유된 용매를 증발시켜 레벨링(leveling)시키는 건조단계로 이루어진다.

상기 스크린인쇄방법은 공정의 편의성이 우수하기 때문에 보편적으로 사용되고 있으나, 스크린 마스크(206)의 전면에 실런트(203)를 도포하고 고무롤러(208)로 인쇄하여 실패턴(216)을 형성함에 따라 실런트(203)의 소비량이 많아지는 단점이 있었다.

또한, 상기 스크린마스크(206)와 기판(200)이 접촉됨에 따라 기판(200)상에 형성된 배향막(도시되지 않음)에 러빙(rubbing)불량이 발생하여 액정표시소자의 화질을 저하시키는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 실패턴 형성영역에 실런트를 직접 적하할 수 있는 실런트 적하장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 노즐의 정렬이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있는 실런트 적하장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 실런트 적하장치는 실런트가 충진되고 하부에 실런트를 방출하여 기판에 실패턴을 형성하는 노즐을 구비한 실린지와, 상기 실린지에 가스를 공급하여 실린지내의 실런트에 압력을 인가하여 실런트를 적하하는 가스공급부로 이루어진 적어도 하나의 적하기; 상기 적하기의 노즐 을 촬영하여 적하기를 정렬하는 적하기 정렬수단으로 구성된다.

상기 적하기 정렬수단은 노즐을 촬영하는 CCD(Charge Coupled Device)카메라와, 상기 CCD카메라에서 촬영된 영상을 기초로 적하기의 정렬을 판단하고 오정렬된 경우 적하기를 이동하여 정렬시키는 제어부로 이루어지며, 상기 제어부는 CCD카메라에서 촬영된 영상이 입력되는 입력부와, 상기 입력된 영상을 화상처리하는 화상처리부와, 화상처리된 영상을 등록된 정렬마크와 비교하여 적하기의 정렬여부를 판단하는 판단부로 구성된다.

본 발명에서는 실런트의 소비를 최소화하고 기판상에 접촉에 의한 러빙불량을 방지하기 위해, 실런트 적하방법(sealant dispensing method)을 제안한다. 실런트 적하방법은 실런트를 실패턴이 형성되는 영역에 직접 공급(dropping)하는 것으로, 이러한 실런트 적하방법의 기본적인 개념이 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실런트 적하방법에서는 기판(300)이 로딩된 스테이지(310)를 전후좌우 방향으로 이동시키면서 실런트가 채워진 실린지(syringe, 301)에 일정한 압력을 인가함으로써, 기판(300)의 화상표시부(313) 가장자리를 따라 실패턴(316)을 형성한다.

상기 실런트 적하방법은 실패턴(316)이 형성될 영역에 선택적으로 실런트를 공급하므로 실런트의 소비량을 줄일 수 있고, 기판(300)의 화상표시부(313) 외곽에만 선택적으로 실런트를 적하하기 때문에 상기 화상표시부가 실런트와 접촉되지 않게 되어 배향막(도시되지 않음)의 러빙불량을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 액정패널의 실런트 적하기를 첨부한 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실런트 적하기(401)는 실런트와 같은 액체상의 적하물질이 채워진 실린지(syringe;410)와, 상기 실린지(410) 하부에 형성되어 실린지(410)에 채워진 실런트가 방출되는 노즐(402)과, 상기 실린지(410)의 상부에 설치된 캡부(cap member;403)와, 상기 캡부(403)와 연결되는 가스공급관(404)을 통해 실린지(410) 내부에 가스를 공급하여 가스의 압력에 의해 실린지(410)에 충진된 실런트를 노즐(402)을 통해 적하시키는 가스공급부(405)와, 상기 가스공급관(404)에 설치되어 실린지(410)에 공급되는 가스의 양, 즉 실린지(410)에 인가되는 가스의 압력을 조정하여 실런트의 적하량을 조정하는 유량밸브(406)로 구성된다.

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일반적으로, 실런트와 같은 적하물질은 점도가 높기 때문에, 실린지(410)에 충진된 경우 노즐(402)을 통해 방출되지 않는다. 따라서, 실런트를 기판상에 적하시키기 위해서는 실린지(410)에 충진된 실런트에 압력을 인가해야만 한다. 실런트에 인가되는 압력은 실린지(410)에 공급되는 가스의 양에 따라 결정된다. 따라서, 기판상에 적하되는 실런트의 적하량은 이 가스의 양을 조정하는 유량밸브(406)를 조작함으로써 조정할 수 있다. 이때, 유량밸브(406)의 조작은 작업자가 수동으로 할 수도 있고 자동으로 할 수도 있다. 특히, 현재 적하되는 실런트의 적하량을 측정한 후 설정된 적하량과 비교하여 실시간으로 실런트의 적하량을 조정할 수도 있을 것이다.

한편, 기판상에는 복수의 액정패널이 형성되어 있다. 따라서, 기판에 실런트를 신속하게 적하하기 위해서는 복수의 적하기를 이용하여 적하해야만 한다. 또한, 실런트의 적하는 적하기와 기판의 정렬이 매우 중요하게 된다. 적하기, 특히 실런트가 적하되는 노즐과 기판이 정렬되지 않는 경우, 실런트가 설정된 실패턴 형성영역이 아닌 다른 영역에 적하된다. 이러한 실런트의 오적하(miss alignment)는 기판의 합착에 불량을 야기할 뿐만 아니라 오적하된 실런트가 액정과 닿을 경우 액정이 오염되는 원인이 된다.

이러한 오적하를 방지하기 위해서는 실런트 적하기를 적하위치에 정확하게 정렬시킨 후 실런트의 적하를 실행해야만 한다. 적하기를 정렬시키는 가장 손쉬운 방법은 더미기판에 실런트를 적하하는 것이다. 그러나, 이 방법에서는 불필요한 실런트의 적하에 의해 실런트가 소모될 뿐만 아니라 더미기판을 수시로 세정해야만 하는 문제가 있었다.

본 발명에서는 더미기판으로 실런트를 적하하여 적하기를 정렬하는 것이 아니라, 적하기의 노즐 자체를 정렬마크(aligning mark)로 등록하여 적하기를 정렬한다.

도 5에 실런트 적하기를 정렬하는 장치가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판이 놓이는 스테이지(500)의 하부에는 반사경(520)이 설치되어 있다. 상기 반사경(520)은 입력되는 광을 반사하기 위한 것으로, 스테이지(500) 상부에 적하기(401)가 위치하는 경우 입력되는 적하기(401)의 노즐(402) 영상을 반사시킨다. 상기 반사경(520)의 출력측에는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(524)가 설 치되어 반사경(520)을 통해 출력되는 노즐(402)의 영상을 촬영한다. 이때, 상기 CCD카메라(524)는 반사경(520)을 거치지 않고 직접 노즐(402)을 촬영할 수 있을 것이다.

촬영된 노즐(402)의 영상은 제어부로 입력된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(600)는 상기 CCD카메라(524)에 의해 촬영된 영상이 입력되는 입력부(610)와, 입력부(610)를 통해 입력되는 영상을 화상처리하는 화상처리부(620)와, 화상처리된 노즐(402)의 영상을 등록된 영상과 비교하여 노즐(402)이 정렬되었는지 오정렬되었는지를 판단하는 판단부(630)로 구성된다.

노즐(402)이 CCD카메라(524)에 정렬이 안된 경우, 촬영되어 화상처리된 영상은 노즐(402)이 중앙에서 벗어난 형상으로 나타나며, 이 영상이 저장된 영상과 비교되어 노즐이 정렬되었는지를 결정한다. 상기 판단부(630)에서 노즐(402)이 정렬되었다고 판단되면 기판에 형성되는 액정패널에 실런트의 적하를 실행한다. 노즐(402)이 오정렬되었다고 판단되면 모터구동부(640)에서는 모터에 신호를 출력하여 실런트 적하기를 미세하게 이동시킨다. 이때, 등록된 영상과 촬영된 영상의 차이가 좌표데이터로 산출하고 산출된 좌표데이터에 기초하여 실런트 적하기를 이동시키는 것이다.

상기 모터에 의한 적하기의 이동은 적하기가 정렬될 때까지 계속 이루어진다. 즉, 실시간으로 적하기의 노즐 영상이 제어부(600)로 입력되어 적하기의 이동의 연속적으로 이루어지며, 적하기의 노즐(402) 영상과 등록된 영상이 일치하는 경우 적하기의 이동을 멈추고 실런트를 액정패널에 적하하기 시작한다.

한편, 실런트를 적하하는 적하기는 한개가 설치될 수 있고 복수개가 설치될 수 있다. 즉, 필요에 따라 설치되는 적하기의 숫자를 조정할 수 있는 것이다. 또한, 적하기를 정렬하는 장치(즉, CCD카메라 등)는 필요에 따라 그 숫자를 조정할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 실런트 적하장치로 액정패널에 실런트를 적하하므로 신속한 액정의 적하가 가능하게 될 뿐만 아니라 스크린마스크와 같이 기판과 직접 접촉하는 장비가 필요없게 되므로, 외부의 충격에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명에서는 적하기의 노즐(402)을 정렬마크로 등록하고 CCD카메라(524)로 노즐(402)을 촬영한 후 촬영된 영상을 등록된 정렬마크와 비교함으로써 적하기를 초기의 적하위치에 정확하게 정렬시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 적하기의 정렬장치는 상술한 실런트 적하장치에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액정패널에 액정을 적하하는 액정적하장치에도 상기 정렬장치는 적용될 수 있으며, 다른 다양한 적하물질을 적하시키는 장치에도 적용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 노즐 자체를 정렬마크로 등록한 후 실런트를 적하하는 노즐을 CCD카메라로 촬영함으로써 실런트 적하기를 정렬시킨다. 따라서, 적하기의 정렬이 신속하게 정확하게 이루어질 뿐만 아니라 더미기판의 사용이 필요없게 되며, 실런트의 소모를 감소할 수 있게 된다.

Claims

기판이 놓이는 스테이지와, 실런트가 충진되고 하부에 실런트를 방출하여 스테이지에 놓인 기판에 실패턴을 형성하는 노즐을 구비한 실린지와, 상기 실린지에 가스를 공급하여 실린지내의 실런트에 압력을 인가하여 실런트를 적하하는 가스공급부로 이루어진 적어도 하나의 적하기;

상기 스테이지 하부에 배치되어 노즐의 하부에서 노즐을 촬영하는 CCD(Charge Coupled Device)카메라;

상기 스테이지 하부에 배치되어 노즐의 영상을 CCD카메라로 반사하는 반사경; 및

CCD카메라에서 직접 촬영된 영상이 입력되는 입력부와, 상기 입력된 영상을 화상처리하는 화상처리부와, 화상처리된 노즐의 영상을 등록된 노즐의 영상과 비교하여 적하기의 정렬여부를 판단하는 판단부로 구성되어 적하기가 오정렬된 경우 적하기를 이동하여 정렬시키는 제어부로 구성된 실런트 적하장치.
제1항에 있어서, 상기 적하기는 실린지에 공급되는 가스의 양을 조절하여 노즐을 통해 적하되는 실런트의 적하량을 조정하는 유량밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 실런트 적하장치.
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제1항에 있어서, 상기 제어부는 적하기가 오정렬된 경우 모터를 구동하여 적하기를 이동시키는 모터구동부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 실런트 적하장치.
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