KR100685146B1 - 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치 - Google Patents

평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판표시소자 제조에 사용되는 기판 합착/경화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 합착 공정 뿐만아니라 합착된 기판을 경화하는 공정을 모두 수행할 수 있는 기판 합착/경화 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 그 상벽을 이루는 상부 커버가 분리될 수 있는 구조이며, 기판의 합착 및 경화 공정이 수행되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버와 상부 커버가 접촉되는 부분에 개재되는 밀봉부재; 상기 상부 커버 하부에 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 상부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 상부 스테이지; 상기 진공 챔버의 바닥면에 상기 상부 스테이지와 대향되도록 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 하부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 하부 스테이지; 상기 상부 커버 상부에 마련되며, 기판 경화에 사용되는 경화 마스크; 상기 상부 커버 내부에 내장되어 마련되며, 기판 경화시 기판에 빛을 조사하는 경화용 광원; 상기 상부 커버를 회전시켜 상부 커버의 상하부의 위치를 역전시킬 수 있는 상부커버 회전부;를 포함하는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치를 제공한다.
엘시디, 기판 합착, 기판 경화, 합착기, 경화기

Description

평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치{APPARATUS FOR ATTATCHING AND HARDENING SUBSTRATE}
도 1은 액정표시소자 생산 공정 중 합착공정과 경화공정의 장비 레이아웃을 나타낸 그림이다.
도 2는 종래의 합착장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래의 경화장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착/경화 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착/경화 장치의 작동과정을 나타내는 도면들이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 130 : 상부 스테이지 20, 140 : 하부 스테이지
30, 190 : 기판 위치 감지부 40 : 기판 위치 조정부
60 : 경화챔버 70, 150 : 경화용 마스크
80, 160 : 경화용 광원 90 : 가압부
170 : 상부 커버 회전부
본 발명은 평판표시소자 제조에 사용되는 기판 합착/경화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 합착 공정 뿐만아니라 합착된 기판을 경화하는 공정을 모두 수행할 수 있는 기판 합착/경화 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Device), PDP(Plasma Display Panal) 등 여러 가지 평판 표시 소자가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
상기의 표시 소자 중에, 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 현재 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시소자는 여러 분야에서 화면 표시장치로서 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이러한 액정표시소자는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 표시장치이다. 액정표시소자는 상부기판과 하부기판 및 양 기판 사이에 형성된 액정으로 이루어진다. 일반적으로 하부기판은 구동소자 어레이(Array)기판이며, 상부기판은 칼라 필터(Color Filter) 기판이다. 구동소자 어레이 기판에는 다수개의 화소가 형성되어 있으며, 각 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동 소자가 형성되어 있고, 칼라 필터 기판에는 칼라를 구현하기 위한 칼라 필터 층이 형성되어 있으며, 화소전극, 공통전극 및 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
따라서 액정표시소자 제조공정에 있어서는 이러한 상부 기판과 하부 기판의 제조공정이 완료된 후 양 기판을 합착하는 공정과 합착된 기판을 경화시켜 고정시키는 공정이 반드시 요구된다.
도 1은 일반적인 합착 공정과 경화공정을 수행하기 위한 공정 레이아웃이다. 도 1에 도시된 바와 같이 기판이 이동해 가면서 먼저 합착기에서 상하부 기판이 합착되고, 합착이 완료된 기판은 경화기로 옮겨 져서 경화공정을 거치게 된다.
이때 종래의 합착기는 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 취한다. 우선 내부에 진공을 형성시키고 기판의 합착을 수행하는 공간을 제공하는 진공 챔버; 진공 챔버 내에 마련되며 상부 기판과 하부 기판을 각각 흡착하여 합착시키는 상, 하부 스테이지(10, 20); 상부 스테이지(10) 및 하부 스테이지(20)에 흡착되어 위치되는 기판의 위치를 감지할 수 있는 기판 위치 감지부(30); 기판의 위치를 미세하게 조정할 수 있는 기판 위치 조정부(40);를 포함하여 구성된다.
그리고 경화기는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판을 경화시키는 공정을 수행하는 공간을 제공하는 경화 챔버(60); 이 경화 챔버(60)의 내부 바닥면에 마련되며, 합착된 기판이 위치되는 경화용 마스크부(70); 경화 챔버(60)의 하부에 마련되며, 경화 과정에서 기판에 빛을 조사하는 경화용 광원부(80); 경화 챔버(60)의 내부 상벽에 마련되며 경화되는 기판에 소정의 압력을 가할 수 있는 가압부(90);를 포함하여 구성된다.
그런데 종래에는 전술한 바와 같이, 기판의 합착과 경화를 각각의 시스템에서 별도로 실시하므로 액정표시소자를 제조하기 위한 장치가 클린룸내에서 차지하는 면적이 커지는 문제점과 여러가지 장치를 운영함에 따른 운영비 및 관리요소 증가의 문제점이 있다.
더구나 최근에는 제조되는 액정표시소자의 면적이 대형화되면서 액정표시소자를 제조하기 위한 장치의 크기도 점점 대형화되고 있다. 따라서 액정표시소자 제조장치가 차지하는 면적을 감소시키는 것은 액정표시소자 제조 설비를 갖추는 데에 있어서 더욱 중요한 문제로 대두되고 있다.
그리고 이러한 문제는 액정표시소자 뿐만아니라 PDP 등 다른 평판표시소자에서도 동일하게 문제된다.
본 발명의 목적은 기판의 합착과 경화 공정을 모두 수행할 수 있는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 그 상벽을 이루는 상부 커버가 분리될 수 있는 구조이며, 기판의 합착 및 경화 공정이 수행되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버와 상부 커버가 접촉되는 부분에 개재되는 밀봉부재; 상기 상부 커버 하부에 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 상부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 상부 스테이지; 상기 진공 챔버의 바닥면에 상기 상부 스테이지와 대향되도록 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 하부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 하부 스테이지; 상기 상부 커버 상부에 마련되며, 기판 경화에 사용되는 경화 마스크; 상기 상부 커버 내부에 내장되어 마련되며, 기판 경화시 기판에 빛을 조사하는 경화용 광원; 상기 상부 커버를 회전시켜 상부 커버의 상하부의 위치를 역전시킬 수 있는 상부커버 회전부;를 포함하는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치를 제공한다.
그리고 본 발명에서는, 하부 스테이지를 상하 방향으로 움직일 수 있는 구조로 마련함으로써 합착공정과 경화 공정에서 각각 요구되는 적합한 하부 스테이지의 위치를 용이하게 유지할 수 있도록 한다.
또한 상부커버 회전부는, 상기 상부커버를 수직방향으로 들어 올릴 수 있는 직선 운동부; 상기 상부버커를 회전시킬 수 있는 회전 운동부;를 포함하도록 함으로써 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치가 합착 공정을 수행하고 나서 경화 공정을 수행하고자 할때 상부 커버를 용이하게 회전시켜 합착공정이 신속하게 진행 될 수 있도록 한다.
또한 본 발명에서는, 챔버 본체 하부 소정 부분에는 챔버 내부에 위치되는 기판의 위치를 감지할 수 있는 기판 위치 감지부가 더 마련되도록 함으로써 상부 커버의 분리 회전에도 불구하고, 안정적으로 챔버 내의 기판 위치를 감지할 수 있도록 하여 정확한 기판 합착과 경화가 가능하도록 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치(100)는 진공챔버(110); 밀봉부재(120); 상부 스테이지(130); 하부 스테이지(140); 경화마스크(150); 경화용 광원(160); 상부커버 회전부(170);를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서는 진공 챔버의 구조가, 그 상벽을 이루는 상부 커버(114)가 챔버 본체(112)에서 분리될 수 있는 구조로 마련된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 챔버의 상벽을 이루는 상부 커버(114)가 진공 챔버(110)의 상측으로 상승하여 분리될 수 있는 구조로 마련된다. 이렇게 진공 챔버의 상부 커버(114)가 분리될 수 있는 구조로 마련되는 이유는, 상부 커버(114)의 상하 양 면에 각각 합착 공정에 사용되는 구성요소와 경화 공정에 사용되는 구성요소를 형성시키고, 이들을 번갈아 가며 챔버 내부로 위치시켜 각 공정을 진행하기 위함이다. 그리고 상부 커버(114) 와 챔버 본체(112)가 접촉되는 부분에는 챔버(110) 내부의 기밀을 유지하기 위하여 밀봉부재(120)가 마련된다. 이 밀봉 부재(120)는 약간의 신축성을 가져서 상부 커버(114)를 챔버 본체(112)에 위치시키면 그 자중에 의하여 약간 눌리면서 상부 커버(114)와 챔버 본체(112)가 접촉되는 모든 부분을 밀봉시키는 것이다.
본 실시예에서는 상부 커버(114)를 분리시키고 다시 결합하기 위하여 상부 커버 회전부(170)를 도 5에 도시된 바와 같이 마련한다. 이 상부 커버 회전부(170)는 직선 운동부(172)와 회전 운동부(174)로 구성되는 것이 바람직하다.
직선 운동부(172)는 상부커버(114)를 수직방향으로 이동시키는 직선운동을 하는 구성요소이다. 이 직선 운동부(172)는 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110)의 측벽 외면에 서로 대행되도록 한 쌍으로 마련되어 상부 커버(114)의 양 측부와 결합되는 구조이다. 그리고 직선 운동이 가능한 피스톤 구조를 취하는 것이 바람직하다. 따라서 이 직선 운동부(172)는 상부 커버(114)를 들어 올려서 챔버(110) 상측으로 이동시킴으로써 상부 커버(114)를 챔버 본체(112)에서 분리시키고, 상부 커버(114)가 회전할 수 있는 회전 반경을 확보한다. 그리고 상부 커버(114)가 회전된 후에는 다시 상부 커버(114)를 하강시켜서 챔버 본체(112)와 결합시킨다.
다음으로 회전 운동부(174)는 상부커버(172)를 회전시키는 회전운동을 하는 구성요소이다. 이 회전 운동부(174)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 커버(114)의 양 측부에 결합되며 직선 운동부(172)와도 결합된다. 그리고 이 회전 운동부(174)에는 상부 커버(114)를 회전시킬 수 있는 모터가 구비된다. 따라서 전술한 직선 운 동부(172)에 의하여 소정 높이로 상승된 후 상부 커버(114)를 회전시켜 상부 커버(114)의 상부와 하부를 반전시키는 것이다. 이렇게 회전 운동부(174)를 사용하여 상부 커버(114)를 회전시키는 이유는 상부 커버(114)의 상면 및 하면에 각각 합착공정에 필요한 구성요소와 경화 공정에 필요한 구성요소를 취부하고, 그 구성요소들을 각 공정의 진행에 따라 챔버(110) 내부에 위치시키기 위한 것이다.
다음으로 상부 스테이지(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 상부 커버(114)의 하부에 마련된다. 이 상부 스테이지(130)는 기판의 합착 공정을 진행하는 경우 상부 기판을 흡착하여 고정시키는 역할을 한다. 따라서 이 상부 스테이지(130)에는 기판을 합착시킬 수 있는 기판 흡착수단이 마련되며, 이러한 기판 흡착수단으로는 정전척, 진공 흡착척 등 다양한 수단이 있을 수 있다. 본 실시예에서는 정전척과 진공 흡착척이 동시에 마련되는 구조를 취한다.
다음으로 하부 스테이지(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 진공 챔버(110)의 내부 바닥면에 마련된다. 이때 하부 스테이지(140)는 상부 스테이지(130)와 대향되도록 마련되어야 한다. 이 하부 스테이지는 기판 합착 공정 수행시에 반송 장치(도면에 미도시)에 의해 외부에서 반입된 하부 기판을 흡착하여 고정시키는 구성요소이다. 따라서 이 하부 스테이지(140)에도 기판을 흡착하여 고정 시킬 수 있는 기판 흡착수단이 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 이 기판 흡착수단을 정전척과 진공 흡착척이 동시에 마련되는 구조로 마련한다.
그리고 본 실시예에서는 이 하부 스테이지(140)가 수평방향으로 움직일 수 있는 구조로 마련된다. 즉, 하부 스테이지(140)가 수평방향으로 병진운동과 회전운 동을 할 수 있도록 하는 것이다. 이렇게 하부 스테이지(140)가 수평방향으로 움직일 수 있도록 하는 이유는, 기판 합착 공정을 진행하는 경우 상부 기판과 하부 기판의 위치가 정확하게 일치되지 않는 경우 하부 기판의 위치를 미세하게 조정함으로써 상 하부 기판이 정확하게 일치되도록 하기 위한 것이다.
또한 본 실시예에서는 하부 스테이지(140)가 수직방향으로도 움직일 수 있는 구조로 마련되는 것이 바람직하다. 즉 하부 스테이지(140)를 수직방향으로 움직일 수 있도록 하여 합착 공정 수행시에 요구되는 하부 스테이지(140)의 높이와 경화 공정 수행시에 요구되는 하부 스테이지(140)의 높이를 모두 만족시킬 수 있도록 하는 것이다. 일반적인 합착장치에서는 상부 스테이지가 상하 방향으로 이동하면서 기판 합착 공정을 수행한다. 그러나 본 실시예에서는 상부 커버에 복잡한 구조를 구비시키는 것은 상부 커버(114)의 승강, 회전 등에 무리를 줄 수 있다. 그러므로 상부 커버(114)에 마련되는 구성요소의 구조를 간단하게 하는 것이 바람직하기 때문에 하부 스테이지(140)를 수직방향으로 이동할 수 있도록 하는 것이다.
다음으로 경화 마스크(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 커버(114)의 상부에 마련된다. 이 경화 마스크(150)는 합착된 기판을 경화시키는 공정에 사용되는 구성요소이다.
다음으로 경화용 광원(160)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 커버(114)의 내부에 내장되어 마련된다. 이때 이 경화용 광원(160)은 상부 커버(114)의 상측 방향으로 빛을 조사할 수 있도록 마련된다. 이 경화용 광원(160)은 기판 경화시 기판에 빛을 조사하는 구성요소이다.
그리고 본 실시예에 따른 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치(100)에도 종래의 기판 합착장치와 마찬가지로 챔버 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 진공 펌프(도면에 미도시) 등 일반적인 구성요소는 동일하게 마련된다. 따라서 여기에서 그에 대한 설명은 생략한다.
그리고 본 실시예에 따른 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치(100)에는 기판 위치 감지부(190)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 일반적인 기판 합착 장치에도 기판 위치 감지부는 마련된다. 이 기판 위치 감지부는 챔버 내부에 반입되어 상부 스테이지 및 하부 스테이지에 흡착되는 상 하부 기판의 위치를 감지하여 상 하부 기판의 위치가 서로 일치하는지 여부를 판단하는 구성요소이다. 본 실시예에서도 그 기능은 일반적인 기판 합착장치에서와 동일하다. 다만 그 설치위치가 챔버 본체(112) 하부인 점이 일반적인 기판 합착 장치와 다르다. 일반적인 기판 합착장치에서는 챔버 상부에 기판 위치 감지부가 마련된다. 그러나 본 실시예에서는 상부 커버(114)에 경화용 광원(160) 및 경화 마스크(150) 등 다른 구성요소가 많이 마련되므로 각 구성요소의 원활한 구동을 위하여 챔버 본체(112) 하부에 기판 위치 감지부(190)를 마련하는 것이다. 본 실시예에서는 이 기판 위치 감지부(190)를 CCD카메라로 하여 마련하다. 따라서 기판 위치를 촬영하고 그 자료를 별도로 마련된 모니터에 디스플레이하여 상하부 기판이 일치되는 지 여부를 판단한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치(100)를 사용하여 기판 합착 공정 및 경화 공정을 수행하는 과정을 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 실시예에 따른 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치의 구동 과정을 나타내는 도면들이다. 이를 참조하여 설명한다.
우선 도 5a에 도시된 바와 같이 챔버 내부로 상부 스테이지(130)가 위치되도록 상부 커버(114)를 챔버 본체(112)와 결합된 상태에서 기판 합착 공정을 실시한다. 기판 합착 공정을 위해서는 우선 챔버 외부에 마련된 반송 장치를 사용하여 상부 기판 및 하부 기판을 챔버 내부로 반입시킨다. 반입된 상부 기판 및 하부 기판은 각각 상부 스테이지(130)와 하부 스테이지(140)에 흡착되어 고정된다. 이때 하부 기판(S2)의 외주부에는 실링재(A)가 도포되어 있다.
그리고 챔버 내부를 진공 분위기로 만들면서 상 하부 기판의 위치를 조정하여 각각의 위치가 정확하게 일치되도록 한다. 기판의 위치가 정확하게 일치되면 하부 스테이지(140)를 상승시켜서 상부 기판과 하부 기판을 접근시킨다. 그리고 나서 상부 스테이지의 흡착력을 제거하여 상부 기판을 하부 기판에 자유 낙하시켜 상하부 기판을 부착시킨다. 그리고 챔버 내부에 기체를 주입하여 압력을 가하면 상하부 기판이 합착된다.
이렇게 하여 기판 합착 공정이 마무리되면, 경화공정이 진행된다. 경화공정이 진행되기 위해서는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 커버(114)를 직선 운동부(172)를 이용하여 챔버 본체의 상측으로 상승시킨다. 이때 상부 커버가 상승되는 높이는 상부 커버가 회전할 때 상부 커버와 챔버 본체가 서로 간섭되지 않을 정도의 높이가 되어야 한다. 즉, 상부 커버의 충분한 회전반경을 확보하여야 하는 것이다. 그리고 나서 회전 운동부(174)를 이용하여 상부 커버(114)를 180°회전시 킨다. 그러면 상부 커버(114)의 상부와 하부가 반전된다. 따라서 도 6b에 도시된 바와 같이, 상부 커버의 하부에 위치되는 상부 스테이지(130)가 상측을 향하게 되고, 상부 커버(114)의 상부에 위치되는 경화 마스크(150)는 하측을 향하게 된다.
이 상태에서 상부 커버의 회전운동을 중지시키고, 직선운동부(172)를 구동시켜서 상부 커버를 하강시킨다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 상부 커버가 완전히 하강되어 챔버 본체와 접촉되고 완전하게 결합되게 한다.
그리고 나서 하부 스테이지(140)의 높이를 경화 공정에 적합하게 조정한다. 그리고 경화용 광원(160)을 작동시켜서 경화공정을 진행한다. 경화공정이 마무리 되면 완성된 기판을 반송 장치를 이용하여 외부로 반출한다.
본 발명에 따르면 기판의 합착과 경화 공정을 하나의 장치에 의하여 수행할 수 있으므로 장치가 클린룸내에서 차지하는 면적이 현저하게 줄어들어 설비의 제조단가가 낮아지며, 관리 비용이 감소되는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 그 상벽을 이루는 상부 커버가 분리될 수 있는 구조이며, 기판의 합착 및 경화 공정이 수행되는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버와 상부 커버가 접촉되는 부분에 개재되는 밀봉부재;
    상기 상부 커버 하부에 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 상부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 상부 스테이지;
    상기 진공 챔버의 바닥면에 상기 상부 스테이지와 대향되도록 마련되며, 반송 장치에 의해 반입된 하부 기판을 흡착하여 기판 합착을 수행하는 하부 스테이지;
    상기 상부 커버 상부에 마련되며, 기판 경화에 사용되는 경화 마스크;
    상기 상부 커버 내부에 내장되어 마련되며, 기판 경화시 기판에 빛을 조사하는 경화용 광원;
    상기 상부커버를 수직방향으로 들어 올릴 수 있는 직선 운동부와, 상기 상부커버를 회전시킬 수 있는 회전 운동부를 포함하여 구성되며, 상기 상부 커버를 회전시켜 상부 커버의 상하부의 위치를 역전시킬 수 있는 상부커버 회전부;를
    포함하는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 스테이지는,
    상하 방향으로 움직일 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 본체 하부 소정 부분에는 챔버 내부에 위치되는 기판의 위치를 감지할 수 있는 기판 위치 감지부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조용 기판 합착/경화 장치.
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