涂布机技术领域
本发明涉及一种用于平板显示器制造工艺中的涂布机,更具体地涉及一种能够用微
波检测被涂布的流体内的气泡的涂布机。
背景技术
在诸如LCD(液晶显示器)的平板显示器的制造工艺中,涂布机是用于在基板上涂
布密封胶或液晶的装置。在基板位于托台上的情况下,涂布机利用具有喷嘴的涂布头单
元将密封胶或液晶涂布到基板上。
涂布机在改变基板和喷嘴之间的相对位置时在基板上形成密封图案或液晶层。
当涂布机涂布密封胶或液晶时,在密封胶或液晶中可能形成气泡。一般而言,平板
显示器制造工艺需要对待涂布到基板上的密封胶或液晶的量进行高精度控制。然而,形
成于密封胶或液晶中的气泡可能导致有缺陷的产品,且不可实现对涂布量的高精度控制。
因此,在平板显示器制造工艺中要求密封胶或液晶中不存在气泡。并且,如果密封胶或
液晶中形成有气泡,则必须要检测出气泡,使得可以制造无缺陷的产品。
根据用于检测正在涂布的密封胶或液晶中的气泡的传统方法,首先在基板上涂布密
封胶或液晶,然后照相机或扫描器检测基板上的流体的施加状态。然而,传统方法因为
使用扫描器或照相机,因此仅能直观地检测到基板上的气泡。根据传统方法,难于精确
地检测到多少量的气泡涂布到基板上、以及差多少量的密封胶或液晶没有涂布。再者,
根据传统方法,由于仅在密封胶或液晶的涂布工艺之后才可执行利用扫描器或照相机的
检测工艺,因此不可能在涂布密封胶或液晶的同时检测气泡。为此原因,整个制造工艺
只能延迟。并且,即使流体内未形成气泡,也得实施利用扫描器或照相机的检测工艺。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种用于在密封胶或液晶的涂布工艺中实时地检测气泡
的涂布机。
本发明的另一目的是提供一种涂布机,其不仅能够检测流体内气泡的存在,而且能
够精确地测量气泡的大小,以检测制造的产品的不良程度。
本发明的另一目的是提供一种涂布机,其能够检测气泡施加在基板上的位置。
本发明的目的并不局限于上述,本领域技术人员可从下文的说明书中理解本发明的
其它目的。
根据本发明的一实施方式,提供一种涂布机,包括:涂布头单元,其包括喷嘴,流
体从喷嘴涂布到基板上;以及气泡检测单元,其根据物理量的变化来检测流体内的气泡,
其中,气泡检测单元向涂布头单元内的流体发射微波,所述物理量的变化由微波通过涂
布头单元内的流体引起。
在此,气泡检测单元可包括:发生器,其产生微波,并向流体发射微波;电压测量
器,其测量被发射微波的流体周围的第一点和第二点之间的电压差;以及检测器,其通
过比较第一点和第二点之间的电压差而检测流体内的气泡。
同时,发生器可配备在发生器能向喷嘴发射微波的位置。
在此,气泡检测单元可包括绕喷嘴的周缘定位的第一块体和第二块体,其中,发生
器可设置于第一块体和/或第二块体,第一点可位于第一块体内,第二点可位于第二块体
内。
并且,发生器可粘附到喷嘴的外表面。
或者,第一块体和/或第二块体可粘附到喷嘴的外表面。
发生器的底部和喷嘴的底部可位于同一平面。
同时,气泡检测单元可包括具有孔的第三块体,喷嘴能插入孔内,其中,发生器可
定位于孔的周缘,第一点和第二点在孔的周缘定位成彼此面对。
在此,喷嘴的外表面可粘附到孔的内表面。
或者,发生器可粘附到喷嘴的外表面。
并且,发生器的底部和喷嘴的底部可位于同一平面。
根据本发明的另一实施方式,涂布头单元还可包括将喷嘴与容纳流体的注射器连接
的保持器,发生器可配备在所述发生器能向保持器发射微波的位置。
在此,气泡检测单元可包括绕保持器周缘定位的第一块体和第二块体,其中,发生
器可设置于第一块体和/或第二块体,第一点可位于第一块体内,第二点可位于第二块体
内。
并且,发生器可粘附到保持器的外表面。
或者,第一块体和/或第二块体可粘附到保持器的外表面。
并且,第一块体和/或第二块体可设置于保持器的内径恒定的范围。
同时,根据本发明另一实施方式,气泡检测单元可包括具有孔的第三块体,保持器
能插入孔内,其中,发生器可定位于孔的周缘,第一点和第二点可在孔的周缘定位成彼
此面对。
在此,保持器的外表面可粘附到孔的内表面。
或者,发生器可粘附到保持器的外表面。
并且,第三块体可设置于保持器的内径恒定的范围。
同时,根据本发明的另一实施方式,涂布机还可包括:驱动单元,其用于改变基板
与涂布头单元之间的相对位置;以及位置计算部,其用于计算在由X轴和Y轴限定的
XY坐标系统上基板和涂布头单元之间的相对坐标,以控制基板与涂布头单元之间由驱
动单元来改变的相对位置,其中,利用基板与涂布头单元之间的相对坐标,位置计算部
计算基板上的涂布了由气泡检测单元检测出的气泡的位置。
在此,当气泡检测单元检测到气泡时,驱动单元可将涂布头单元移至由位置计算部
计算出的在基板上涂布了气泡的位置,涂布头单元可进一步在与检测到气泡时的坐标相
对应的位置周围涂布体积与检测到的气泡体积相等的流体。
在此,涂布头单元还可包括检查器,其中,检查器检查在与检测到气泡时的坐标相
对应的位置周围的流体施加状态。
同时,流体可以为液晶。
或者,流体可以为用在基板上的密封胶。
附图说明
从结合附图的以下实施方式的描述中,将清楚本发明的目的和特征,其中:
图1是解释根据本发明一实施方式的如何检测气泡的示意图;
图2是绘示根据本发明一实施方式的涂布机的图示;
图3a和3b是说明根据本发明一实施方式的涂布机的图示;
图4是示出根据本发明一实施方式的涂布机的气泡检测单元200的示例性结构的图
示;
图5是说明根据本发明一实施方式的涂布机的气泡检测单元200的示例性结构的图
示;
图6是示出根据本发明一实施方式的气泡检测单元200和喷嘴110之间的结构关系
的图示;
图7是绘示根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200的另一示例性结构的图
示;
图8是说明根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200和喷嘴110之间的结构关
系的图示;
图9和10是示出根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200和保持器120的示
例性结构的图示;
图11是示出根据本发明又一实施方式的涂布机的结构的图示;以及
图12是说明根据本发明又一实施方式的涂布机的结构。
具体实施方式
下文,将参照构成本发明实施方式一部分的附图来描述本发明的实施方式。
同时,在本发明的实施方式中,元件、功能性模块或装置可由一个或多于一个的子
元件构成。由这些元件执行的电气、电子或机械功能可被实施为各种形式的电子或机械
元件,例如电子电路、集成电路、ASIC(专用集成电路),并且可被单独实施或以两种
或更多种集成的形式实施。
并且,根据本发明实施方式的涂布机可应用于多种精密装置,例如半导体制造装置
以及平板制造装置。
下文,将参照附图描述本发明一实施方式。
图1是解释根据本发明一实施方式的如何检测气泡的示意图。
参见图1,微波发生器M绕喷嘴N设置,流体通过喷嘴N。微波发生器M向喷嘴
N内的流体发射微波,以在流体所占据的空间中填充微波。由微波发生器M发射的微波
的波长范围可从1mm到1m。
一般而言,微波具有如下特性。首先,微波通过电介质。其次,在微波通过电介质
时,微波能量的一部分被电介质吸收。换言之,微波初始包含的能量可减少。第三,微
波可在各自具有不同介电常数的两种不同物质之间的界面上反射。
由于微波的上述特性,微波初始具有的诸如能量、电压、功率以及电场等微波物理
量可在微波通过电介质时改变。
介电常数是物质的固有属性。例如,空气的介电常数与其它物质的介电常数不同(例
如,空气的介电常数=1.0,流体的介电常数=μ)。因此,当微波通过空气时微波的物理量
变化与当微波通过流体时微波的物理量变化不同。更详细地,当微波通过图1的上部部
分所示的仅由无气泡的流体所填充的空间时微波的物理量变化、与当微波通过由存在一
些气泡的流体所填充的空间时微波的物理量变化,两者彼此不同。
因此,可以利用微波的上述特性来检测流体内的气泡。再者,不仅可以检测流体内
气泡的存在,还可以检测流体内气泡的大小。由于通过流体的微波的物理量根据流体内
气泡的大小而改变,因此可借助于测定通过流体的微波的物理量变化来计算出气泡的大
小。
可借助于多种方法来测定物理量的变化。根据本发明一实施方式,可使用一种测量
填充有微波的空间的两点之间的电压差的方法。
参见图1,可通过测量发射的微波所通过的流体周围的第一点P1和第二点P2之间
的电压差来测得气泡的存在和大小。第一点P1和第二点P2可为喷嘴N的外表面上的点。
测量流体外部区域的任意点的电压的原因是因为难于测量流体内的点的电压。因此,为
了更精确地检测气泡的存在和大小,电压测量点应该尽可能地接近流体。为此原因,第
一点P1和第二点P2可被选择位于喷嘴N的外表面上,以最小化可介入其它物质的空间。
可从以下公式1获得第一点P1和第二点P2之间的电压差,其中Vp1表示第一点
P1处的电压,Vp2表示第二点P2处的电压。
公式1:
V P 1 - V P 2 = ∫ P 1 P 2 E · ds ]]>
在此,E表示电场,ds表示位移。
同时,微波的传播速度可如以下公式2所示。
公式2:
C = ϵ C 0 ]]>
在此,ε表示流体的介电常数,C表示微波在流体中的传播速度,C0表示光速。假
定已知微波的传播速度,则可计算某一横截面上流体的厚度。然后,可通过积分计算出
流体体积。通过这样,可计算出流体体积和气泡大小。
图2和图3是示出根据本发明一实施方式的涂布机的图示。
参见图2、图3a和图3b,根据本发明一实施方式的涂布机包括涂布头单元100和
气泡检测单元200。涂布头单元可包括喷嘴110。流体L通过喷嘴110涂布到基板300
上。
根据本发明一实施方式的涂布机可包括框架400、涂布头单元支撑框架500以及托
台600。
同时,涂布头单元100还可包括容纳流体L的注射器130、以及根据需要用于连接
注射器130和喷嘴110的保持器120。图3a示出涂布头单元100包括喷嘴110、保持器
120以及注射器130的一示例性结构。上述结构通常应用于将密封胶涂布到基板上的涂
布机。
然而,本发明并不局限于此。例如,可以无需注射器130而将流体L直接从流体存
储罐通过喷嘴110涂布到基板300上。并且,可以直接连接喷嘴110和注射器130,而
无需它们之间的保持器120。
另外,当流体为液晶时,也可以是图3b所示的结构。
参见图3b,涂布头单元100可包括喷嘴110、液晶瓶140以及泵模块150。液晶瓶
140内的液晶可借助于泵模块150的操作而通过喷嘴110滴落到基板上。
然而,本发明并不局限于此。另外,涂布头单元100可构造为喷墨型,其中喷嘴110
具有喷射液晶的喷墨型喷头。并且,可以无需利用液晶瓶140而直接从液晶罐将液晶提
供到喷嘴110。
气泡检测单元200向涂布头单元100内的流体L发射微波。气泡检测单元200可基
于通过流体L的微波的变化的物理量来检测流体L内的气泡。在上文已解释过如何检测
气泡的基本原理及其示例性检测方法。
如图3所示,气泡检测单元200可绕涂布头单元100的喷嘴110配备。在这种情况
下,可在流体L就要涂布到基板300上的范围内检测气泡,使得可以对气泡进行更精确
的检测。
下文,将更详细解释气泡检测单元200。
图4是示出根据本发明一实施方式的气泡检测单元200的示例性结构的图示。图4
示出根据上文所解释的利用微波的方法的气泡检测单元200的示例性结构,其中测量流
体周围的两个任意点之间的电压差以检测气泡。
参见图4,气泡检测单元200包括:发生器210,其用于产生微波并向流体L发射
微波;电压测量器220,其测量被发射微波的流体L周围的第一点P1和第二点P2之间
的电压差;以及检测器230,其用于通过比较第一点P1与第二点P2之间的电压差而检
测流体L中的气泡。
发生器210可配备在发生器210能够向喷嘴110发射微波的位置。将微波发射到喷
嘴110的原因是为了检测就要涂布到基板300上的流体内的气泡,如上文所解释的。
此外,发生器210可粘附到喷嘴110的外表面。通过这样,可使介入填充有微波的
空间中的除流体以外的物质最少化,以提高气泡检测的准确性和精度。
电压测量器220测量被发射微波的流体L周围的第一点P1与第二点P2之间的电压
差。第一点P1和第二点P2可定位为在喷嘴110的周缘上彼此面对。如上文所解释的,
这使可介入填充有微波的空间中的除流体L以外的物质最少化,以提高气泡检测的准确
性和精度。
下文,将根据本发明一示例性实施方式更详细解释气泡检测单元200的结构。
图5是绘示根据本发明一示例性实施方式的气泡检测单元200的示例性结构的图
示。
参见图5,气泡检测单元200包括第一块体250和第二块体260。喷嘴110可插入
第一块体250和第二块体260之间。由于气泡检测单元200的这种结构,易于将气泡检
测单元200附加地配备到不包括气泡检测单元200的传统涂布机。即,上述气泡检测单
元200可配备到传统涂布机,使得涂布机的喷嘴110可插入由第一块体250和第二块体
260形成的空间内。
在图5中,气泡检测单元200的第一块体250和第二块体260构成为形成U形。然
而,本发明并不局限于此。可以以能够容易地将气泡检测单元200配备到任何现有涂布
机的各种形式来构成气泡检测单元200的结构。
例如,气泡检测单元200的第一块体250和第二块体260可绕喷嘴110的周缘定位,
不呈U形而是第一块体250和第二块体260彼此分离。或者,第一块体250和第二块体
260可利用弹簧而构成为形成一对钳子,使得第一块体250和第二块体260夹持喷嘴110。
发生器210可设置于第一块体250或第二块体260中的任何一个之内、或这两个块
体二者之内。电压测量器220测量电压的第一点P1和第二点P2可分别位于第一块体250
和第二块体260内。
第一块体250和/或第二块体260可粘附到喷嘴110的外表面。并且,第一点P1和/
第二点P2可位于喷嘴110的外表面上。这种结构用于提高气泡检测的准确性和精度。
图6是示出根据本发明一实施方式的气泡检测单元200和喷嘴110之间的结构关系
的图示。
气泡检测单元200可配备到喷嘴110以检测就要涂布的流体L内的气泡。为了最大
化检测的准确性和精度,气泡检测单元200的底部和喷嘴110的底部可位于同一平面。
图6直观地示出了这种结构,其中气泡检测单元200的底部和喷嘴110的底部位于同一
平面。
此外,更优选地,气泡检测单元200的发生器210的底部和喷嘴110的底部可位于
同一平面。
下文,将根据本发明另一示例性实施方式来解释气泡检测单元200的另一示例性结
构。图7是绘示根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200的另一示例性结构的图示,
以及图8是说明根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200和喷嘴110之间的结构关
系的图示。
参见图7和8,气泡检测单元200可包括具有孔240的第三块体270,喷嘴110可
插入孔240内。在此,孔240的内表面可构造为粘附到喷嘴110的外表面。这种结构如
上文所解释地用于提高气泡检测的准确性和精度。产生微波的发生器210可位于孔240
的周缘。发生器210可构造为粘附到喷嘴110的外表面。测量电压的第一点P1和第二点
P2可在孔240周缘定位成彼此面对。更优选地,第一点P1和第二点P2位于喷嘴110
的外表面上。
如图6所示,气泡检测单元200的底部,即喷嘴110所插入的孔240的底部,与喷
嘴110的底部可构造为位于同一平面。通过这种结构,可检测到就要涂布到基板300上
的流体L内的气泡。
到现在为止,主要解释了气泡检测单元200配备到涂布头单元100的喷嘴110以检
测就要涂布到基板300上的流体L内的气泡的结构。然而,在一些情况下,可能难于将
气泡检测单元200配备到喷嘴110。一般而言,气泡检测单元200需要10~11mm的最小
范围,其中微波朝上述范围发射。然而,存在一些具有长度小于10mm的喷嘴的密封胶
涂布机。在这种情况下,不优选绕喷嘴110定位气泡检测单元200。
因此,在这种情况下,可更优选地不绕喷嘴110定位气泡检测单元200,而是绕保
持器120定位气泡检测单元200。下文,将解释气泡检测单元200绕保持器120定位的
示例性结构。
图9和10是示出根据本发明另一实施方式的气泡检测单元200和保持器120的示
例性结构的图示。
参见图9,气泡检测单元200的第一块体250和第二块体260可形成为U形,保持
器120可插入第一块体250与第二块体260之间。气泡检测单元200的发生器210可配
备于发生器210能够向保持器120发射微波的位置。
并且,与本发明的前一实施方式一样,发生器210可配备于第一块体250或第二块
体260中的任何一个之内、或这两个块体二者之内。电压测量器220测量电压的第一点
P1和第二点P2可分别位于第一块体250和第二块体260内。
第一块体250和/或第二块体260可粘附到保持器120的外表面。并且,第一点P1
和/第二点P2可位于保持器120的外表面上。这种结构用于提高气泡检测的准确性和精
度。
另外,第一块体250和/或第二块体260可配备于保持器120的内径恒定的范围d。
这种结构用于提高气泡检测的准确性和精度。
根据本发明另一实施方式,如图10所示,气泡检测单元200可包括具有孔240的
第三块体270,保持器120可插入孔240内。在此,孔240可定位于保持器120的内径
恒定的范围d。
并且,孔240的内表面可构造为粘附到保持器120的外表面。如上文所解释的,这
种结构使可介入填充有微波的空间中的除流体L以外的物质最少化,以提高气泡检测的
准确性和精度。产生微波的发生器210可位于孔240的周缘。发生器210可构造为粘附
到保持器120的外表面。测量电压的第一点P1和第二点P2可在孔240周缘定位成彼此
面对。更优选地,第一点P1和第二点P2位于保持器120的外表面上。
下文,根据本发明一示例性实施方式,将解释气泡检测单元200检测气泡的涂布机
的操作。
图11是示出根据本发明又一实施方式的涂布机的结构的图示。参见图11,除了涂
布头单元100和气泡检测单元200外,根据本发明又一实施方式的涂布机还可包括驱动
单元700和位置计算部800。
驱动单元700可通过移动托台600或涂布头单元支撑框架500而改变基板300与涂
布头单元100之间的相对位置。
位置计算部800可计算在由X轴和Y轴限定的XY坐标系统上基板300与涂布头单
元100之间的相对坐标,从而控制基板300与涂布头单元100之间通过驱动单元700来
改变的相对位置。
位置计算部800可实时地计算和存储表示基板300与涂布头单元100之间的相对位
置的坐标。例如,当气泡检测单元200检测到气泡时,位置计算部800可在此时提供基
板300与涂布头单元100之间的相对坐标。涂布头单元可移至基板300上的涂布了具有
气泡的流体L的位置。
顺便提及,在从喷嘴110涂布出的流体L到达基板300之前,通常要花费一定的时
长。因为此原因,气泡检测单元200检测到气泡时的坐标与气泡实际施加到基板300上
的坐标之间存在误差。然而,这种误差可通过如下的实验获得,所述实验用于测量流体
L从喷嘴110涂布出然后到达基板300的时间。通过利用从上述实验获得的时间进行的
校正,可计算出气泡实际施加到基板300上的真实位置。
此外,如上文所解释的,气泡检测单元200不仅可检测气泡的存在,而且可计算气
泡的大小。因此,气泡检测单元200可计算出所涂布的流体L比正常应该涂布的流体L
少的量。利用所计算出的流体涂布比正常少的量,涂布头单元100移至气泡施加到基板
的位置,并额外涂布具有所计算出的量的流体。
例如,当气泡检测单元200检测到气泡时,驱动单元700将涂布头单元100移至由
位置计算部800计算出的气泡涂布到基板300上的位置,涂布头单元100进一步在与检
测到气泡时的坐标相对应的位置周围涂布体积与所检测到的气泡体积相等的流体。
通过这样,可以实时地检测流体在基板上的不良施加,并立即涂布额外的流体。并
且,可节省总制造时间。此外,由于实时地检测气泡,因此可略去使用扫描器或照相机
检测基板上的气泡的额外的检测工艺,使得可提高制造工艺的效率。并且,如果检测到
的气泡的大小太小,以至于气泡不会破坏产品质量,则可忽略所述气泡。因此,可提高
总制造速度。
同时,为了更准确和精确的气泡检测,可提供另外的检测工艺。下文,将解释当提
供另外的检测时根据本发明另一实施方式的涂布机的结构。
图12说明根据本发明另一实施方式的涂布机的结构。
参见图12,根据本发明另一实施方式,涂布头单元100还可包括检查器290。检查
器290可位于喷嘴110的侧面。
检查器290检查与气泡检测单元200检测到气泡时的坐标相对应的位置周围的流体
L的施加状态。当然,检查器290可以在将流体L涂布到基板300上的涂布工艺完成之
后,沿着涂布了流体L的表面检查流体L的施加状态。检查器290可实时地检查气泡,
并更精确地检测位于所检测位置上的流体的施加状态。
在前文的说明中,参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明。显然,在不脱
离所附权利要求阐述的本发明的更广义主旨和范围的情况下,可对本发明进行各种修改。
因此,说明书和附图被视为是示例性的而非限制性的。