KR100898793B1 - 액정표시소자용 기판 합착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시소자용 기판 합착 장치에 관한 것으로, 특히 벤트(Vent) 홀을 세분화하여 벤트의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시소자용 기판 합착 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 벤트(Vent) 공정을 통해 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 기판 합착 장치에 있어서; 상기 제 2 기판을 흡착하는 하부 흡착 플레이트; 그리고 메인 벤트 홀 및 적어도 2개의 서브 벤트 홀이 형성된 복수의 블록으로 구성되어 상기 각 블록의 흡착에 의해 흡착된 상기 제 1 기판을 상기 제 2 기판 쪽으로 낙하시키는 상부 흡착 플레이트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치가 제공된다.
액정표시소자, 합착 장치, 벤트, 정전블록

Description

액정표시소자용 기판 합착 장치{substrates bonding device for manufacturing of liquid crystal display}
도 1a는 균일한 벤트 공정에 의한 기판의 합착을 나타낸 도면
도 1b는 불균일한 벤트 공정에 의한 기판의 합착을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 최초 상태를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 진공 펌프 연결 상태를 나타낸 개략적인 구조도
도 4a는 도 2 및 도 3에 도시한 상부 흡착 플레이트를 구성하는 상부 정전척을 나타낸 도면
도 4b는 도 4a에 도시된 메인 벤트 홀 영역을 나타낸 사시도.
도 5는 도 4a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 절단선을 따라 절단한 단면도
도 6은 도 4a에 도시된 상부 정전척에 연결되는 배관을 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 동작 과정 중 로더부가 반입되는 과정을 나타낸 구성도
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 동작 과정 중 제 1 기판이 상부 스테이지에 고정되는 상태를 나타낸 구성도
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 동작 과정 중 제 2 기판이 반입되는 과정 및 하부 스테이지에 고정되는 상태를 나타낸 구성도
도 13은 각 기판간의 합착을 위한 각 스테이지의 동작 상태를 나타낸 구성도
도 14는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조 공정용 기판 합착 장치의 얼라인 수단을 이용한 기판간 위치 정렬 상태를 나타낸 개략적인 구성도
도 15a 및 도 15b는 도 13에 도시된 "A"부분의 상태를 나타낸 도면
도 16a 및 도 16b는 벤트 과정을 수행하기 위한 기판 합착 장치의 상태를 나타낸 구성도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
626. 복수의 벤트용 메인 배관 627. 벤트용 서브 배관
932. 상부 정전척 933A. 복수의 제 1 정전블록
933B. 복수의 제 2 정전블록 946. 메인 벤트 홀
947a,947b. 서브 벤트 홀 948a. 제 1 벤트 홈
948b. 제 2 벤트 홈
본 발명은 액정 표시소자용 기판 합착 장치에 관한 것으로, 특히 벤트(Vent) 홀을 세분화하여 벤트의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시소자용 기판 합 착 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 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 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 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, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
상기와 같은 액정표시소자의 제조 방법으로는 한쪽의 기판상에 주입구가 형성되도록 밀봉제를 패턴 묘화하여 진공 중에서 기판을 접합한 후에 밀봉제의 주입 구를 통해 액정을 주입하는 통상적인 액정 주입 방식과, 일본국 특허 출원 평11-089612 및 특허 출원 평 11-172903호 공보에서 제안된 액정을 적하한 어느 하나의 기판과 주입구를 설치하지 않도록 밀봉제를 차단한 패턴으로 묘화한 다른 하나의 기판을 준비하고, 그 후 상기 다른 하나의 기판을 상기 어느 하나의 기판상에 배치하여 진공 중에서 상하의 기판을 근접시켜 접합하는 액정 적하 방식 등으로 크게 구분할 수 있다.
이때, 상기한 각각의 방식 중 액정 적하 방식은 액정 주입 방식에 비해 많은 공정(예컨대, 액정 주입구의 형성, 액정의 주입, 액정 주입구의 밀봉 등을 위한 각각의 공정)을 단축하여 수행함에 따라 상기 추가되는 공정을 따른 각각의 장비를 더 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.
이에 최근에는 상기한 액정 적하 방식을 이용하기 위한 각종 장비의 연구가 이루어지고 있다.
이에 따라, 본 출원인은 대한민국 특허출원번호 2002-71366(출원일; 2002년11월16일)호를 통해 액정표시소자용 기판 합착 장치를 제안하였다.
본 출원인에 의해 제안된 액정표시소자용 기판 합착 장치는 가장자리에 실링제가 도포됨과 아울러 액정이 적하된 하부기판(또는 상부기판)에 상부기판(또는 하부기판)을 합착하기 위하여 상부 정전척(Electric Static Chuck; ESC)에 흡착된 상부기판을 하부기판에 근접되도록 하강시킨 후, 상부 정전척을 오프(Off)하여 상부 정전척에서 상부기판을 하부기판으로 낙하시키게 된다. 그런 다음, 상기 액정표시소자용 기판 합착 장치는 벤트 공정을 실시함으로써 상부기판과 하부기판을 합착하 게 된다.
벤트 공정에서는 도시한 도 1a와 같이 하부기판(120)에 형성된 실링제(111)에 의해 진공상태인 상부기판(110)과 하부기판(120) 사이의 공간과 외부의 기압 차이로 인하여 액정(113)을 사이에 두고 상부기판(110)과 하부기판(120)이 합착된다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 액정표시소자용 기판 합착 장치는 도시한 도 1b와 같이 벤트가 불균일하여 기판의 합착 불량이 발생하는 문제점이 있다. 즉, 벤트 공정시 벤트가 불균일할 경우 상부기판(110)과 실링제(111) 사이에 갭이 발생되어 액정 공간에 기포가 유입되는 기판 합착 불량이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 많은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 벤트(Vent) 홀을 세분화하여 벤트의 균일도를 향상시킬 수 있도록 한 액정 표시장치의 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 벤트(Vent) 공정을 통해 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 기판 합착 장치에 있어서, 상기 제 2 기판을 흡착하는 하부 흡착 플레이트; 그리고, 메인 벤트 홀이 각각 형성된 복수의 블록으로 구성되어 상기 각 블록의 흡착에 의해 흡착된 상기 제 1 기판을 상기 제 2 기판 쪽으로 낙하시키는 상부 흡착 플레이트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도 2 내지 도 16b를 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치의 최초 상태를 나타낸 것이다.
이를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 액정 표시소자용 기판 합착 장치는 베이스 프레임(100)과, 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)과, 챔버 이동 수단(310,320,330,340,350)과, 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)와, 밀봉수단과, 얼라인 카메라(520)와, 얼라인 수단과, 연동수단(510)과, 서포트 수단(710,720) 그리고, 진공 펌핑 수단(610,621,622)을 포함하여 구성된다.
상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 베이스 프레임(100)은 지면에 고정된 상태로 상기 합착 장치의 외관을 형성하며, 여타의 각 구성을 지지하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)은 상기 베이스 프레임(100)의 상단 및 하단에 각각 장착되고, 상호 결합 가능하게 동작된다.
상기 상부 챔버 유닛(210)은 외부 환경에 노출되는 상부 베이스(211)와, 상기 상부 베이스(211)의 저면에 밀착 고정되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 상부 챔버 플레이트(212)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 상부 챔버 플레이트(212)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 상부 스테이지(230)가 구비되며, 상기 상부 스테이지(230)는 상기 상부 챔버 유닛(210)과 연동되도록 장착된다.
또한, 상기 상부 챔버 유닛(210)을 구성하는 상부 베이스(211)와 상부 챔버 플레이트(212) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 1 씨일 부재”라 한다)(213)가 구비되어 상기 상부 챔버 플레이트(212)의 내측 공간과 외측 공간 간이 차단된다.
이와 함께, 상기 하부 챔버 유닛(220)은 베이스 프레임(100)에 고정된 하부 베이스(221)와, 상기 하부 베이스(221)의 상면에 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하게 장착되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 하부 챔버 플레이트(222)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 하부 스테이지(240)가 구비되며, 상기 하부 스테이지(240)는 상기 하부 베이스(221)의 상면에 고정된다.
물론, 상기 하부 챔버 유닛(220)은 본 발명의 실시예로 도시된 바와 같이 베이스 프레임(100)과 하부 베이스(221) 사이에 상호간의 안정적인 고정을 위한 지지 플레이트(223)가 더 구비될 수도 있다.
또한, 상기 하부 챔버 유닛(220)을 구성하는 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 2 씨일 부재”라 한다)(224)가 구비되어 있기 때문에 상기 제 2 씨일 부재(224)를 기준으로 하부 챔버 플레이트(222) 내측의 하부 스테이지(240)가 구비되는 공간과 그 이외의 외측 공간 간은 서로 차단된다.
이와 함께, 상기 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 적어도 하나 이상의 서포트부(225)가 구비되어 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 소정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있도록 지지한다.
이때, 상기 서포트부(225)는 그 일단이 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 저면에 고정되고, 그 타단은 하부 베이스(221)의 저부에 수평 방향으로의 자유로운 유동이 가능하도록 장착된다.
이러한 서포트부(225)는 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 자유롭게 함으로써 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 전후 및 좌우 이동이 가능하도록 한다.
그리고, 상기 챔버 이동 수단은 베이스 프레임(100)에 고정된 구동 모터(310)와, 상기 구동 모터(310)에 축결합된 구동축(320)과, 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 세워져 상기 구동축(320)으로부터 구동력을 전달받는 연결축(330)과, 상기 구동축(320)과 상기 연결축(330)을 연결하는 연결부(340) 그리고, 상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 구동 모터(310)는 베이스 프레임(100)의 내측 저부에 위치되어 지면과 수평한 방향으로 그 축이 돌출된 양축모터로 구성된다.
또한, 상기 구동축(320)은 상기 구동 모터(310)의 두 축에 대하여 수평한 방향으로 구동력을 전달하도록 각각 연결되며, 상기 연결축(330)은 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 구동력을 전달하도록 연결된다.
상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)는 상부 챔버 유닛(210)과 접촉된 상태에서 상기 연결축(330)의 회전 방향에 따라 상향 혹은, 하향 이동되면서 상기 상부 챔버 유닛(210)을 이동시키는 역할을 수행하며, 너트 하우징과 같은 구성을 이룬다.
또한, 상기 연결부(340)는 수평 방향으로 전달되는 구동축(320)의 회전력을 수직 방향을 향하여 연결된 연결축(330)으로 전달할 수 있도록 베벨 기어로 구성된다.
그리고, 상기 상부 및 하부 스테이지(230,240)는 각 챔버 유닛(210,220)에 고정되는 상부 및 하부 고정 플레이트(231,241)와, 제 1 및 제 2 기판이 고정되는 상부 및 하부 흡착 플레이트(232,242) 그리고, 상기 상부 및 하부 고정 플레이트(231,241)와 흡착 플레이트(232,242) 사이에 구비된 다수의 고정 블록(233,243)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 상부 및 하부 흡착 플레이트(232,242) 각각은 정전력에 의해 기판을 고정하는 정전척(Electro Static Chuck; ESC)으로 구성한다.
그리고, 상기 밀봉수단은 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 상면을 따라 임의의 높이로 돌출되도록 장착된 오링(O-ring)(이하, “제3씨일 부재”라 한다)(250)로 구성되며, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 고무 재질로 형성된다.
이때, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 각 챔버 유닛(210,220)간이 결합될 경우 그 내부 공간의 상부 및 하부 스테이지(230,240)에 고정된 제 1 및 제 2 기판(110,120)이 서로 밀착되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성된다. 물론, 상기 제 3 씨일 부재(250)가 압축될 경우 상기 제 1 및 제 2 기판(110,120)은 서로 밀착될 수 있을 정도의 두께를 가지도록 형성됨은 당연하다.
그리고, 상기 얼라인 수단은 하부 챔버 유닛(220)에 구비되며, 제 1 및 제 2 기판(110,120)간의 위치 확인 및 정렬을 수행한다.
그리고, 상기 연동수단(510)은 각 챔버 유닛(210,220)이 동일한 방향을 향하여 동일한 거리만큼 이동될 수 있도록 연동시키는 역할을 수행한다.
이러한 연동수단(510)은 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222) 표면에 형성된 수용홈(222a)과, 상부 챔버 유닛(210)에 일단이 고정되어 상기 수용홈(222a) 내로 이동축(512)이 수용되도록 구동하는 다수의 리니어 액츄에이터(511)가 포함되어 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 얼라인 수단 및 연동수단에 의해 하부 스테이지(240)의 위치 변동은 이루어지지 않되, 하부 챔버 유닛(220)의 이동에 의한 상부 스테이지(230)의 위치 변동이 이루어져 제 1 및 제 2 기판(110,120)간의 위치 정렬이 수행된다.
그리고, 상기 서포트 수단은 상기 하부 스테이지(240)를 관통하여 상향 돌출되도록 구성되어 상기 하부 스테이지(240)로 로딩되는 제 2 기판(120)을 안착하는 역할 및 상기 하부 스테이지(240)에 안착되어 합착된 제 1 및 제 2 기판(110,120)을 언로딩하기 위한 역할을 수행한다.
물론, 상기 제 2 기판(120)의 로딩이 이루어지지 않을 경우 상기 서포트 수단의 상면은 상기 하부 스테이지(240)의 상면에 비해 낮게 위치된다.
그리고, 상기 진공 펌핑 수단(610,621,622)는 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)에 구비되며, 각 챔버 유닛(210,220)의 내측 공간을 진공시키는 역할을 수행한다.
이러한, 진공 펌핑 수단은 도 3과 같이 하나의 고진공 펌프(TMP;Tubo Molecular Pump)(610)와, 제 1 내지 제 3 저진공 펌프(Dry-Pump)(621,622,624)를 포함하여 구성된다.
상기 고진공 챔버 배관(630)에는 압력 센서(670)가 구비되어 각 기판이 고정되는 공간 내부의 압력을 측정하게 된다.
상기 제 1 저진공 펌프(621)는 상부 챔버 유닛(210)의 중앙부분을 관통하여 고진공 펌프(610)와 각 챔버 유닛(210,220) 내부 공간간을 연통시키는 고진공 챔버 배관(630)에 연결되어, 상기 공간을 소정의 압력까지 진공시키는 역할을 수행한다.
상기 제 2 저진공 펌프(622)는 상부 챔버 유닛(210)의 측부 및 하부 챔버 유닛(220)의 측부를 관통하는 저진공 챔버 배관(641,642)과, 각 기판의 진공 흡착을 위해 각 스테이지(230,240) 내부에 형성된 하나의 관로에 연결된 기판 흡착용 배관(650)에 각각 연결된다.
상기 제 3 저진공 펌프(622)는 상부 챔버 유닛(210)의 측부 및 하부 챔버 유닛(220)의 측부를 관통하는 저진공 챔버 배관(641,642)과, 각 기판의 진공 흡착을 위해 상부 스테이지(230) 내부에 형성된 복수의 관로에 연결된 상부 흡착 플레이트(232)에 연결된다.
그리고, 상기 각각의 배관(630,641,642,650) 및 관로들(26, 628)에는 적어도 하나 이상의 개폐 밸브(661,662,663,664,665)가 각각 구비된다.
한편, 상기 제 3 저진공 펌프(624)가 연통되는 각 배관(641,642,650) 및 복수의 관로(626)은 벤트(Vent)를 위한 배관으로도 사용되며, 상기 벤트시에는 진공 상태를 이루는 각 챔버 유닛(210,220)의 내측 공간이 대기압 상태로 변경될 수 있 도록 가스(예컨대, N2가스)가 주입된다. 이때, 상기 제 3 저진공 펌프(624)는 복수의 벤트용 메인 배관(626) 각각을 통해 상부 흡착 플레이트(232)에 구성된 정전척에 형성된 도시하지 않은 메인 벤트 홀 각각에 연결된다.
한편, 본 발명은 각 기판(110,120)에 형성된 얼라인 마크(도시는 생략함)를 관측하여 상기 각 기판간의 정렬 상태를 확인하기 위한 다수의 얼라인 카메라(520)가 더 구비되며, 상기 각 얼라인 카메라는 상부 챔버 유닛(210)(혹은, 하부 챔버 유닛(220))을 관통하여 장착된다.
도 4a는 도 3에 도시된 상부 흡착 플레이트(232)에 구성된 상부 정전척을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 메인 벤트 홀 영역(933)을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5를 도 3과 결부하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치에서 상부 정전척(932)은 도시하지 않은 상부 정전척 제어부로부터 제 1 전원이 공급되는 복수의 제 1 정전블록(933A)과, 상부 정전척 제어부로부터 제 1 전원과 다른 제 2 전원이 공급되는 복수의 제 2 정전블록(933B)으로 구성된다.
먼저, 상부 정전척(932)은 6개의 제 1 정전블록(933A)과 6개의 제 2 정전블록(933B)으로 구성된 것으로 가정하기로 한다. 이때, 상부 정전척(932)은 인접한 제 1 및 제 2 정전블록이 서로 다르도록 제 1 정전블록(933A)과 제 2 정전블록(933B)이 교번적으로 배치되어 구성된다.
제 1 및 제 2 정전블록(933A,933B) 각각에는 중심에 형성된 메인 벤트 홀(946)과, 메인 벤트 홀(946)의 위쪽 및 아래쪽에 형성된 서브 벤트 홀(947A,947b)이 형성된다.
또한, 제 1 및 제 2 정전블록(933A,933B) 각각의 배면에는 메인 벤트 홀(946)로부터 방사 형태로 분기되어 형성된 복수의 제 1 벤트 홈(948a)과, 각 서브 벤트 홀(947A,947b)로부터 방사 형태로 분기되어 형성된 복수의 제 2 벤트 홈(948b)이 형성된다.
또한, 제 1 및 제 2 정전블록(933A,933B) 각각의 배면에는 복수의 제 1 벤트 홈(948a) 각각의 끝단에 원형태로 형성된 복수의 제 1 원형 홈(949a)과, 복수의 제 2 벤트 홈(948b) 각각의 끝단에 원형태로 형성된 복수의 제 2 원형 홈(949b)이 추가로 형성될 수 있다.
각 정전블록(933A,933B)의 메인 벤트 홀(946)에는 도시한 도 6과 같이 벤트 공정시 제 3 저진공 펌프(624)에 연결된 벤트용 메인 배관(626)이 접속된다.
그리고, 각 정전블록(933A,933B)의 서브 벤트 홀(947a,947b)에는 벤트 공정시 벤트용 메인 배관(626)으로부터 분기되어 절곡된 벤트용 서브 배관(627)이 접속된다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치에서 상부 정전척(932)은 벤트 공정시 복수의 벤트용 메인 배관(626)을 각 정전블록(933A,933B)의 메인 벤트 홀(946)에 연결시킴과 아울러 각 벤트용 메인 배관(626)으로부터 분기된 벤트용 서브 배관(627)을 각 정전블록(933A,933B)의 서브 벤트 홀 (947a,947b) 각각에 연결시킨다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치는 벤트 공정시 벤트의 균일성을 향상시켜 벤트의 불균일로 인한 기판의 합착 불량을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치는 제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 합착을 위해 상부 정전척(932)에 흡착된 기판을 파기하기 위하여 상부 정전척(932)을 오프시킴과 동시에 각 정전블록(933A,933B)의 메인 벤트 홀(946)과 서브 벤트 홀(947a,947b)에 가스를 주입함으로써 상부 정전척에 흡착된 기판을 흡착파기하여 낙하시킴으로써 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
이하, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치를 이용한 합착 과정을 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.
우선, 도시한 도 2와 같은 최초의 상태에서 도시한 도 7과 같이 로더부(910)에 의해 씨일재가 도포된 제 1 기판(110)이 상기 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입된다.
그리고, 상기와 같이 반입된 제 1 기판(110)은 도시한 도 8과 같이 상부 챔버의 하향 이동 및 제 2 저진공 펌프(622)에 의한 진공 흡착과 흡착 플레이트(232)에 구성된 상부 정전척에 의한 정전 흡착에 의해 상부 스테이지(230)에 부착된다.
그리고, 상기 상부 스테이지(230)에 제 1 기판(110)의 부착이 완료되면 상기 로더부(910)는 도시한 도 9와 같이 반출되고, 상부 챔버 유닛(210)은 상승하면서 최초의 위치로 복귀된다.
이후, 상기 로더부(910)는 도시한 도 10과 같이 재 반입이 이루어지면서 액정이 적하된 제 2 기판(120)을 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입한다.
이의 상태에서, 상기 하부 스테이지(240)에 장착되어 있던 리프트 핀(710)이 도시한 도 11과 같이 상승하면서 상기 로더부(910)에 얹혀져 있는 제 2 기판(120)을 받침과 더불어 일정 높이만큼 더욱 상승한 상태에서 멈추고, 상기 제 2 기판(120)이 이탈된 로더부(910)가 반출되면 도시한 도 12와 같이 상기 리프트 핀(710)은 하강하면서 하부 스테이지(240)에 상기 제 2 기판(120)을 안착한다.
이때, 상기 하부 스테이지(240)는 진공력 및 정전력을 이용하여 상기 안착된 제 2 기판(120)을 고정한다.
그리고, 각 기판(110,120)의 로딩이 완료되면 각 리니어 액츄에이터(511)의 이동축(512)이 소정의 높이만큼 하향 돌출된 상태로 챔버 이동 수단에 의해 하향 이동되는 상부 챔버 유닛(210)을 따라 하향 이동된다.
이의 경우, 도시한 도 13과 같이 상기 각 리니어 액츄에이터(511)의 이동축(512)은 상기 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222) 상면에 형성된 수용홈(222a) 내에 수용되고, 챔버 이동 수단의 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)의 상부 챔버 플레이트(212)는 하부 챔버 플레이트(222)의 둘레 부위를 따라 장착된 제 3 씨일 부재(250)의 상면에 접촉된다.
이 상태에서 상기 쟈키부(350)가 계속적으로 하향 이동된다면 도시한 도 14 와 같이 상기 쟈키부(350)는 상기 상부 챔버 유닛(210)으로부터 취출되고, 상기 상부 챔버 유닛(210) 그 자체의 무게 및 대기압에 의해 각 기판(110,120)이 위치되는 각 챔버 유닛(210,220)의 내부 공간은 그 외부 공간으로부터 밀폐된다.
이때, 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판(110,120)간은 서로 밀착되지 않은 상태로써 미세한 간격을 가지면서 위치된다. 이는, 각 기판간의 위치 정렬이 수행되어야 함과 더불어 진공 상태에서 기판간의 합착이 이루어져야만 추후 벤트 공정시 상기 각 기판간이 기압차로 인해 완전한 합착을 수행할 수 있기 때문이다. 이와 같은 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)간의 간격(혹은, 각 기판간의 간격)은 간격 확인 센서(920)에 의해 판독된 정보가 이용된다.
그리고, 상기의 상태에서 진공 펌프를 구성하는 제 1 저진공 펌프(621)가 구동되면서 각 기판(110,120)이 구비된 공간이 진공된다. 이때, 복수의 벤트용 메인 배관(626)은 밸브에 의해 폐쇄상태가 된다.
이와 함께, 상기 제 1 저진공 펌프(621)의 구동 및 압력 센서(660)에 의한 압력 측정에 의해 상기 각 기판(110,120)이 구비된 공간이 임의의 압력까지 진공되었다고 판단된다면 고진공 펌프(610)가 구동되어 상기 공간을 완전히 진공시킨다.
상기 고진공 펌프(610)가 구동될 때에는 상기 제 1 저진공 펌프(621)의 구동은 정지되는데, 이는 상기 고진공 펌프(610)와 상기 제 1 저진공 펌프(621)가 동일한 배관(630)을 사용하기 때문이다.
그리고, 상기 각 기판(110,120)이 구비된 공간의 완전 진공이 이루어지면 얼라인 카메라와, 얼라인 수단에 의한 기판간 위치 정렬이 수행된다. 즉, 각 얼라인 카메라(520)는 각 기판(110,120)에 형성된 각 얼라인 마크(도시는 생략함)를 관측하여 각 기판(110,120)에 형성된 얼라인 마크간 위치 편차량을 확인한다.
이때, 상기 확인된 편차량은 상부 스테이지(230)가 이동할 거리에 대한 기준이 된다.
그리고, 상기와 같은 편차량 확인이 완료되면 상기 확인된 편차량을 기준으로 상부 스테이지(230)가 이동되어야 하는 거리를 계산한다.
이는, 상기 하부 스테이지(240)가 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)와는 별개로 유동되도록 하부 베이스(221)의 상면에 고정되고, 상기 상부 스테이지(230)는 상부 챔버 플레이트(210) 및 상부 베이스(211)와 일체로 유동되도록 고정되어 있으므로, 상기 상부 스테이지(230)의 이동을 통해서 각 스테이지(230,240)에 고정되는 각 기판(110,120)간의 위치 정렬이 수행되어야 하기 때문이다.
상기한 바와 같은 과정에 의해 하부 챔버 플레이트(222)를 필요로 하는 방향으로 소정 거리만큼 이동시킨다면 연동수단(710)에 의해 상기 하부 챔버 플레이트(222)와 일체로 이동하는 상부 챔버 유닛(210)이 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 이동 거리만큼 동일한 방향으로 이동된다.
따라서, 각 기판(110,120)간의 위치 정렬이 완료된다.
상기와 같은 각 기판(110,120)간 위치 정렬 과정은 단순히 한번의 정렬로만 끝나는 것이 아니며, 각 기판에 형성된 얼라인 마크가 대마크(rough mark) 및 소마크(fine mark) 등 두 종류로 구분되어 있다면 대마크를 이용한 개략적인 얼라인의 수행 후 소마크를 이용한 정밀한 얼라인을 수행한다.
이때, 상기 대마크를 이용한 얼라인의 수행시에는 도 13의 “A”부분을 확대하여 도시한 도 15a와 같이 대략 각 기판(110,120)간의 거리가 500㎛∼800㎛(바람직하게는 650㎛) 정도에서 이루어짐과 더불어 상기 소마크를 이용한 얼라인의 수행시에는 도시한 도 15b와 같이 대략 각 기판(110,120)간의 거리가 100㎛∼250㎛(바람직하게는 150㎛) 정도에서 이루어진다.
그리고, 상기 각 기판(110,120)간 위치 정렬이 완료되면 도시한 도 16a 및 도 16b와 같이 상부 스테이지(230)에 인가되고 있던 정전력 제공을 위한 전원이 오프(OFF)됨과 동시에 각 기판(110,120)이 위치된 공간의 벤트가 수행된다. 이때, 상기 도 16b는 상기 도 16a의 “B”부 확대도이다.
즉, 제 3 진공 펌프(624)와 연결된 저진공 챔버 배관(641,642) 및 복수의 벤트용 메인 배관(626)을 통해 N2 가스를 상기 공간 내에 주입시킴으로써 가능하며, 이로 인해 상기 공간은 대기압 상태를 이루게 된다.
이때, 도시한 6과 같이 상부 흡착 플레이트(232)를 구성하는 상부 정전척(932)의 각 정전블록(933A,933B)에 형성된 메인 벤트 홀(946) 및 서브 벤트 홀(947a,947b)에 도시한 도 6과 같이 벤트용 메인 배관(626) 및 벤트용 서브 배관(627)이 연결됨으로써 상부 흡착 플레이트(232)에 정전흡착된 제 1 기판(110)은 제 2 기판(120)으로 낙하됨과 동시에 상부 정전척(932)에서 불어져 나오는 N2 가스의 압력에 의해 제 2 기판(120)에 합착되고, 계속적인 벤트의 진행에 의해 상기 각 기 판 사이의 압력과 그 외부 압력간의 압력차이에 의해 상기 각 기판간은 완전히 합착된다.
즉, 각 기판(110,120)간의 사이가 진공 상태임을 고려한다면 상기 각 기판(110,120)간의 사이 및 외부와의 기압 차이에 의해 상기 각 기판(110,120)은 더욱 밀착되어져 완전한 합착이 이루어지는 것이다.
이후, 상기와 같이 합착된 기판(110,120)의 반출이 이루어짐으로써 기판(110,120)간의 합착이 완료된다.
그리고, 상기와 같이 합착된 기판(110,120)의 반출이 이루어지면서 또 다른 기판간의 합착이 반복적으로 수행된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자용 기판 합착 장치는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 본 발명의 기판 합착 장치는 기판을 흡착하여 낙하시키는 정척전을 복수의 정전블록으로 세분화하여 각 정전블록에 메인 벤트 홀과 복수의 서브 벤트 홀을 형성하고 벤트 공정시 복수의 메인 배관을 통해 각 메인 벤트 홀에 가스를 주입함으로써 벤트 공정시 벤트의 균일도를 크게 향상시켜 기판 합착 불량을 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명의 기판 합착 장치는 정전척의 기판 흡착파기시 세분화된 각 정전블록의 벤트 홀을 통해 기판이 균일하게 낙하되도록 벤트 량을 미세하게 조절할 수 있으므로 2장의 기판 사이에 기포의 유입을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명의 기판 합착 장치는 기판 합착 불량을 방지함과 아울러 정전척의 기판 흡착파기 시간을 단축함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 벤트(Vent) 공정을 통해 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 기판 합착 장치에 있어서,
    상기 제 2 기판을 흡착하는 하부 흡착 플레이트; 그리고,
    메인 벤트 홀이 각각 형성된 복수의 블록으로 구성되어 상기 각 블록의 흡착에 의해 흡착된 상기 제 1 기판을 상기 제 2 기판 쪽으로 낙하시키는 상부 흡착 플레이트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 블록은 적어도 2개의 서브 벤트 홀을 구비함을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서브 벤트 홀은 상기 메인 벤트 홀을 사이에 두고 상기 각 블록에 형성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 블록에 형성된 상기 메인 벤트 홀에 연결되는 복수의 벤트용 메인 배관을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 벤트용 메인 배관으로부터 분기되어 상기 적어도 2개의 서브 벤트 홀 각각에 연결되는 벤트용 서브 배관을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 블록은,
    상기 메인 벤트 홀로부터 방사 형태로 분기되어 형성된 복수의 제 1 벤트 홈;
    상기 서브 벤트 홀 각각으로부터 방사 형태로 분기되어 형성된 복수의 제 2 벤트 홈;을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 블록은,
    상기 복수의 제 1 벤트 홈 각각의 끝단에 원형태로 형성된 복수의 제 1 원형 홈과,
    상기 복수의 제 2 벤트 홈 각각의 끝단에 원형태로 형성된 복수의 제 2 원형 홈; 을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 흡착 플레이트에 흡착된 상기 제 1 기판은 상기 각 블록에 인가되는 전원의 오프 및 상기 메인 벤트 홀 및 적어도 2개의 서브 벤트 홀에 주입되는 가스에 의해 상기 제 2 기판 쪽으로 낙하됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 블록은 인가되는 전원에 의해 상기 기판을 흡착하는 정전척임을 특징으로 하는 액정표시소자용 기판 합착 장치.
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