KR20030074890A - 액정표시소자의 진공 합착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자의 제조 장비에 관한 것으로, 상기 액정표시소자 제조 공정용 진공 합착 장치 내부를 진공 상태로 만드는 과정에서 높은 공기 흡입력 적용에 따른 기판에 적하된 액정의 불량 발생 및 낮은 공기 흡입력 적용에 따른 진공 상태를 이루기 위한 작업 시간상의 손실을 방지할 수 있도록 한 구성을 가지는 액정표시소자 제조 공정용 진공 합착 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 단일의 몸체로 형성되고, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입/반출이 이루어지도록 기판 유출구가 형성되며, 그 내부 공간상의 공기가 배출되는 하나 이상의 공기 배출관이 연통된 상태로 연결되어 기판간 합착 공정이 수행되는 진공 챔버와; 상기 공기 배출관에 연결되어 상기 진공 챔버 내부가 진공 상태를 이룰 수 있도록 공기 흡입력을 발생시키는 최소 둘 이상의 진공 수단:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치를 제공한다.

Description

액정표시소자의 진공 합착 장치{bonding device for liquid crystal display}

본 발명은 제조 장비에 관한 것으로, 특히, 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정 적하 방식을 적용한 액정표시소자의 제조 장비에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid 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 디스플레이 하는 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 주입구를 통해 액정을 주입하는 통상적인 액정 주입 방식과, 일본국 특개평11-089612 및 특개평 11-172903호 공보에서 제안된 액정을 적하한 기판과 다른 하나의 기판을 준비하고, 진공 중에서 상하의 기판을 근접시켜 접합하는 액정 적하 방식 등으로 크게 구분할 수 있다.

이 때, 상기한 각각의 방식 중 액정 적화 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 적화 방식을 이용하기 위한 각종 장비의 연구가 이루어지고 있다.

도시한 도 1a 내지 도 1d는 상기한 바와 같은 종래의 액정 적화 방식을 적용한 진공 합착 장치를 나타내고 있다.

즉, 종래의 기판 조립장치는 외관을 이루는 프레임(10)과, 스테이지부(21,22)와, 밀봉제 토출부(도시는 생략함) 및 액정 적하부(30)와, 챔버부(31,32)와, 챔버 이동수단과, 기판 받침 수단과, 스테이지 이동수단 그리고, 진공 수단(80)으로 크게 구성된다.

이 때, 상기 스테이지부는 상부 스테이지(21)와 하부 스테이지(22)로 각각 구분되고, 밀봉제 토출부 및 액정 적하부(30)는 상기 프레임의 합착 공정이 이루어지는 위치의 측부에 장착되며, 상기 챔버부는 상부 챔버 유닛(31)과 하부 챔버 유닛(32)으로 각각 합체 가능하게 구분된다.

이와 함께, 상기 챔버 이동수단은 하부 챔버 유닛(32)를 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 선택적으로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(40)로 구성된다.

그리고, 상기 기판 받침 수단은 상부 스테이지(21)에 부착 고정되는 기판(이하, “제2기판”이라 한다)(52)의 양 대각위치에서 상기 챔버부 내부의 진공시 상기 제2기판(52)을 임시로 받쳐주는 역할을 수행하게 된다.

이 때, 상기 기판 받침 수단은 상부 챔버 유닛(31)의 외측으로부터 상기 상부 챔버 유닛(31)의 내측으로 관통한 상태로써 회전 가능하게 장착된 회전축(61)과, 상기 회전축의 일단인 상기 상부 챔버 유닛(31)의 외측에 고정 설치되어 상기 회전축(61)을 선택적으로 회전시키도록 구동하는 회전 액츄에이터(63) 및 상기 회전축을 선택적으로 승강시키는 승강 액츄에이터(64)와, 상기 회전축의 타단에 일체화되어 선택적으로 기판의 모서리를 받치는 받침판(62)으로 구성된다.

그리고, 상기 스테이지 이동수단은 크게 샤프트(71)와, 하우징(72)과, 리니어 가이드(73)와, 모터(74)와, 볼나사(75) 및 너트 하우징(76)으로 이루어진다.

즉, 상부 스테이지(21)는 샤프트(71)에 의해 지지되고, 상기 샤프트(71)는 하우징(72)에 고정되며, 상기 너트 하우징(76)은 프레임(10)에 대하여 리니어 가이드(73)로 설치되고, 그 상하 구동은 프레임(10) 상의 브라켓(77)에 고정된 모터(74)에 의하여 행하여 진다. 이 때 구동력의 전달은 볼나사(75)와 너트 하우징(76)으로 실행되도록 구성되고, 상기 너트 하우징(76)은 하중계(78)를 거쳐 하우징(72)과 이어진다.

그리고, 진공 수단(80)은 통상의 진공 펌프로 구성되며, 상부 챔버 유닛에 연결된다.

이하, 상기한 종래의 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 제조 과정을 그 공정 순서에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

우선, 하부 스테이지(22)에는 제2기판(52)이 반송 장치를 구성하는 로보트 아암(90)에 의해 그 반입이 이루어져 탑재됨과 더불어 챔버 이동수단을 구성하는 구동 모터(40)의 구동에 의해 도시한 도 1a와 같이 상부 스테이지(21)가 위치된 측으로 이동한다.

이 상태에서 상기 상부 스테이지(21)는 진공 흡착력을 발생시켜 제2기판(52)을 진공 흡착하고, 계속해서 하부 스테이지(22)를 가지는 하부 챔버 유닛(32)은 구동 모터(40)의 구동에 의해 도시한 도 1b와 같이 밀봉제 도포 및 액정 적하를 위한 공정 위치 상으로 이동된다.

이후, 상기 하부 스테이지(22)에 다른 하나의 기판(이하, “제1기판”이라 함)(51)이 상기 로보트 아암(90)에 의해 그 반입이 이루어지고, 계속해서 상기 하부 스테이지(22)는 진공 흡착력을 발생시켜 상기 제1기판(51)을 진공 흡착한다. 이의 상태는 도시한 도 1c와 같다.

그리고, 상기 밀봉제 토출부 및 액정 적하부(30)에 의한 제1기판(51)에의 밀봉제 도포 및 액정 적하가 완료되면 다시 상기 챔버 이동수단(40)에 의해 도시한 도 1d와 같이 기판간 합착을 위한 공정 위치 상으로 이동하게 된다.

이후, 챔버 이동수단(40)에 의한 각 챔버 유닛(31,32)간 합체가 이루어져 각 스테이지(21,22)가 위치된 공간이 밀폐되고, 진공 수단(80)가 동작하면서 상기 각 챔버 유닛(31,32)간 합체에 의해 생성된 내부 공간을 진공시킨다.

또한, 이 때에는 기판 받침 수단을 구성하는 승강 액츄에이터(64)가 구동하면서 회전축(61)을 하향(상부 스테이지의 하측을 향하여) 이동시킴과 더불어 회전 액츄에이터(63)가 구동하면서 상기 회전축(61)을 회전시킴으로써 받침판(62)은 상부 스테이지(21)에 진공 흡착된 제2기판(52)의 두 모서리에 위치된다.

이 상태에서 스테이지 이동수단은 상부 스테이지(21)를 하향 이동시킴과 더불어 상기 기판 받침 수단을 구성하는 받침판(62)이 위치된 높이까지 근접시킨 후제2기판(52)을 고정하던 흡착력을 해제하여 도시한 도 2와 같이 상기 제2기판(52)을 상기 기판 받침 수단의 각 받침판(62)에 얹게 된다.

이는, 챔버부 내부가 진공 상태를 이룰 경우 제2기판(52)을 고정시키기 위해 부여하고 있는 상부 스테이지(21)의 진공 흡착력에 비해 상기 챔버부 내부의 진공도가 커짐으로써 상기 제1기판(51)의 낙하에 따른 파손이 발생될 수 있기 때문에 챔버부 내부가 완전한 진공 상태를 이루기전에 임시적으로 상기 제2기판(52)을 보관할 수 있도록 하기 위한 과정이다.

이와 함께, 진공 수단(80)의 계속적인 구동에 의한 상기 챔버부 내부가 완전한 진공 상태를 이루게 되면 상부 스테이지(21)에 정전력을 인가하여 상기 제2기판(52)을 부착 고정함과 더불어 기판 받침 수단의 회전 액츄에이터(63) 및 승강 액츄에이터(64)를 구동하여 받침판(62) 및 회전축(61)을 원위치(합착 공정에 간섭을 주지 않는 위치)로 복귀시킨다.

그리고, 상기한 진공 상태에서 스테이지 이동수단을 구성하는 모터(74)가 구동함에 따라 샤프트(71)가 하강하고, 이 샤프트(71)의 하강에 의해 상부 스테이지(21)가 하향 이동하면서 각 기판(51,52)간 합착을 수행하게 된다.

이 때, 하중계(78)는 로드셀(가압력센서)로 작용하고, 차차로 피드백된 신호를 기초로 모터(74)를 제어하여 합착에 필요한 가압력을 설정된 만큼만 부여하는 것이 가능하다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 진공 합착 장치는 다음과 같은 각각의 문제점을 발생시키게 된다.

첫째, 종래의 진공 합착 장치는 챔버부 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 구성이 단순히 하나의 진공 수단을 이용함에 따라 진공 속도를 자유롭게 조절하기 어려웠던 문제점이 있었다.

특히, 제조 공정에 따른 작업 시간의 단축을 위해서는 빠른 시간 내에 챔버부 내부가 진공 상태를 이루어야 하지만 이를 위해 고진공을 발생시키는(높은 공기 흡입력을 발생시키는) 진공 수단을 사용할 경우 액정양의 불량이 발생될 수 있음으로써 제품 불량을 유발하게 된 원인이 되었다.

즉, 액정의 특성상 고진공 상태로 갈수록 그 휘발이 커지게 됨을 고려할 때 진공 챔버 내부가 급격한 고진공 상태를 이루게 될 경우 상기 액정의 더욱 급격한 휘발이 발생되어 액정양의 불량을 발생시키게 되었던 것이다.

둘째, 만일 상기한 문제점을 해결하기 위해 낮은 공기 흡입력을 발생시키는 진공 펌프를 이용한다면 챔버부 내부를 진공 상태로 이루기 위한 작업 시간상의 손실이 발생될 수 있게 되는 문제점이 발생되었다.

셋째, 진공 상태의 챔버부 내부를 대기압 상태로 변경시키는 과정에서 공기 혹은, 대기압 유지를 위한 가스가 급격히 상기 챔버부 내로 투입될 경우 상부 스테이지 혹은, 하부 스테이지와 합착 기판이 서로 붙어버릴 수 있게 되어 대기압 상태에서의 각 기판간 합착 과정에 큰 영향을 미치에 되어 합착 불량을 유발하게 된 원인이 되었다.

넷째, 종래의 합착 장치는 챔버부가 두 개의 유닛으로 분할되어 형성됨으로써 하부 챔버 유닛과 상부 챔버 유닛간의 합체시 상호간의 간격에 따른 밀폐가 정밀하게 이루어져야만 하는 문제점이 있었다.

특히, 상기한 누설 부위에 따른 문제점으로 인해 챔버부 내부를 고진공으로 만들기가 어려워 기대하는 합착 정도를 얻기가 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상기 액정표시소자 제조 공정용 진공 합착 장치 내부를 진공 상태로 만드는 과정에서 높은 공기 흡입력 적용에 따른 기판에 적하된 액정의 불량 발생 및 낮은 공기 흡입력 적용에 따른 작업 시간상의 손실을 방지할 수 있도록 한 액정표시소자 제조 공정용 진공 합착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전술한 목적에 추가하여 챔버부 내부를 대기압 상태로 만드는 과정에서 합착 기판의 손상 없이 원활한 과정 수행이 이루어질 수 있도록 한 액정표시소자 제조 공정용 진공 합착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래 액정표시소자의 합착 장치를 개략적으로 나타낸 동작 상태도

도 2 은 종래 합착 장치를 구성하는 기판 받침 수단의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 요부 사시도

도 3 은 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 각 기판의 로딩이 완료된 상태를 나타낸 동작 구성도

도 4 는 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 저진공 펌프에 의해 진공 챔버 내부가 진공 상태로 변경되는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 5 는 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 고진공 펌프에 의해 진공 챔버 내부가 진공 상태로 변경되는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 6 은 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 각 기판간 가압을 통한 합착을 수행하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 7 은 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 진공 챔버 내부를 서서히 대기압 상태로 전환하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 8 은 본 발명에 따른 진공 합착 장치의 동작 상태 중 진공 챔버 내부를완전한 대기압 상태로 전환하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

110. 진공 챔버112. 제1공기 배출관

112a. 개폐 밸브113. 제2공기 배출관

113a. 개폐 밸브114. 제3공기 배출관

115. 벤트121. 상부 스테이지

122. 하부 스테이지210. 고진공 펌프

220. 저진공 펌프300. 가스 공급 수단

310. 가스 충전부320. 개폐 밸브

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 단일의 몸체로 형성되고, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입/반출이 이루어지도록 기판 유출구가 형성되며, 그 내부 공간상의 공기가 배출되는 하나 이상의 공기 배출관이 연통된 상태로 연결되어 기판간 합착 공정이 수행되는 진공 챔버와; 상기 공기 배출관에 연결되어 상기 진공 챔버 내부가 진공 상태를 이룰 수 있도록 공기 흡입력을 발생시키는 최소 둘 이상의 진공 수단:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도 3 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

우선, 도시한 도 3 내지 도 8은 본 발명 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치를 개략적으로 나타내고 있으며, 이를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 진공 합착 장치는 진공 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동장치와, 진공 수단을 포함하여 구성됨이 제시된다.

상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 진공 챔버(110)는 단일의 몸체로 형성되고, 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 이루면서 각 기판(510,520)간 가압을 통한 합착과 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판(510,520)의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 기판 유출구(111)가 형성되어 이루어진다.

이 때, 상기 진공 챔버(110)는 그 둘레면 일측에 진공 수단으로부터 발생된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 하나 이상의 공기 배출관(112,113,114)이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스 유입이 이루어져 상기 진공 챔버(110) 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(115)이 연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 각 공기 배출관(112,113,114)에는 그 관로의 선택적인 개폐를 위해 전자적으로 제어 받는 개폐 밸브(112a,113a,114a)가 구비된다.

이와 함께, 상기 진공 챔버(110)의 기판 유출구(111)에는 상기 기판 유출구로 인한 개구 부위를 선택적으로 차폐할 수 있도록 차폐 도어(111a)가 설치됨을 추가로 제시한다.

이 때, 상기 차폐 도어(111a)는 통상의 슬라이딩식 도어 혹은, 회전식 도어 등으로 구현할 수 있을 뿐 아니라 여타의 개구부 개폐를 위한 구성으로 구현할 수 있으며, 상기 슬라이딩식 혹은, 회전식 도어로 구성할 경우 틈새의 밀폐를 위한 밀폐재가 포함되어 구성함이 보다 바람직하나 본 발명에서는 그 부분에 대한 상세 도시를 생략한다.

그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 스테이지부는 상기 진공 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 진공 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(510,520)을 상기 진공 챔버 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 스테이지(121)의 저면에는 다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전 제공기기(ESC;Electro Static Chuck)(121a)가 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀(121b)을 형성한 것을 제시한다.

상기와 같은 정전 제공기기(121a)는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 최소 둘 이상 서로 다른 극성을 가지면서 쌍을 이루도록 구비됨을 그 실시예로써 제시하지만, 반드시 이로 한정되지는 않으며, 하나의 정전 제공기기 자체가 두 극성을 동시에 가지면서 정전력이 제공될 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전 제공기기(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공홀(121b)은 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)에 의해 발생된 진공력을 전달받을 수 있도록 단일 혹은, 다수의 관로(121c)를 통해 서로 연통되도록 형성한다.

이와 함께, 상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전 제공기기(122a)가 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀(도시는 생략함)을 형성한 것을 제시한다.

이 때, 상기 정전 제공기기 및 진공홀 역시, 상기 상부 스테이지(121)의 구성과 동일한 형상을 이루도록 형성할 수 있으나 반드시 이로 한정하지는 않으며, 통상 작업 대상 기판의 전반적인 형성 또는 각 액정 도포 영역 등을 고려하여 상기 정전 제공기기 및 진공홀의 배치가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 스테이지 이동장치는 상부 스테이지(121)를 선택적으로 상하 이동시키도록 구동하는 이동축(131)을 가지고, 하부 스테이지(122)를 선택적으로 좌우 회전시키도록 구동하는 회전축(132)을 가지며, 진공 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 스테이지 이동장치는 단순히 상기 상부 스테이지(121)를 상하로만 이동시키거나, 하부 스테이지(122)를 좌우 회전만 시키도록 구성할 수 한정되는 것은 아니며, 상기 상부 스테이지(121)를 좌우 회전 가능하도록 구성할 수도 있을 뿐 아니라 상기 하부 스테이지(122)를 상하 이동시킬 수 있도록 구성할 수도 있으며, 이의 경우 상기 상부 스테이지(121)에는 별도의 회전축(도시는 생략함)을 추가로 설치하여 그 회전이 가능하도록 하고, 상기 하부 스테이지(122)에는 별도의 이동축(도시는 생략함)을 추가로 설치하여 그 상하 이동이 가능하도록 한다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 진공 수단은 상기 진공 챔버(110)의 공기 배출관(112,113,114)에 연결되어 상기 진공 챔버 내부(110)를 진공 상태로 변경하도록 구동하며, 최소 둘 이상으로 구성된다. 바람직하기는 5개로 구성한다.

상기와 같은 각 진공 수단 중 최소 어느 하나의 진공 수단은 여타의 각 진공 수단에 비해 더 큰 압력의 공기 흡입력을 발생시키는 고진공 펌프(TMP;Tubo Molecular Pump)(210)로 구성하며, 상기 고진공 펌프를 제외한 여타의 진공 수단은 저진공 펌프(Dry-pump)(220)로 구성한다.

특히, 상기에서 고진공 펌프(210)는 하나로 구성하고, 저진공 펌프(220)는 4개로 구성한다.

이 때, 진공 챔버(110)에 연결되는 공기 배출관(112,113,114)은 총 3개로 구성하며, 그 중 하나의 공기 배출관(이하, “제1공기 배출관”이라 한다)(112)은 고진공 펌프(210)에 연결하고, 나머지 두 개의 공기 배출관(이하, “제2공기 배출관” 및 “제3공기 배출관”이라 한다)(113,114)은 2개의 저진공 펌프(220)가 한 쌍을 이루면서 각각 연결되도록 구성한다.

하지만, 상기와 같은 진공 수단을 고진공 및 저진공 펌프(210,220) 등 각각 하나씩 모두 두 개로만 구성하고, 진공 챔버(110)에 형성되는 공기 배출관은 상기 각 펌프(210,220)의 대수에 대응하여 두 개로만 형성할 수도 있다.

또한, 상기 공기 배출관은 총 5개로 구성하여 어느 하나의 공기 배출관에는 고진공 펌프(210)를 연결하고, 나머지 4개의 공기 배출관은 각각의 저진공 펌프(220)를 연결하여 구성할 수도 있다. 이에 대한 도시는 생략한다.

이와 함께, 본 발명에서는 진공 챔버(110)에 연결되는 벤트관(115)에 공기 혹은, 가스의 투입량 조절이 가능한 가스 공급 수단(300)을 추가로 연결하여 구성함을 제시한다.

이 때, 상기 가스 공급 수단(300)은 진공 챔버(110) 내부를 대기압 상태로 이룰 수 있도록 공급되는 공기 혹은, 가스가 각각 저장된 가스 충전부(310)와, 상기 벤트관(115)을 선택적으로 소정 양만큼 개방시키거나 폐쇄하도록 구동하는 개폐 밸브(320)가 포함되어 구성된다.

또한, 상기한 구성에서 본 발명은 개폐 밸브(320) 대신 상기 가스 충전부(310)에 충전된 공기 혹은, 가스를 선택적인 압력으로 강제 펌핑하여 벤트관(115)으로 전송할 수 있도록 펌프를 포함하여 구성할 수도 있기 때문에 반드시 진공 챔버(110) 내부를 대기압 상태로 만들기 위한 구성을 개폐 밸브로만 적용할 수 있는 것으로 한정되지는 않는다.

하지만, 진공 챔버 내부(110)는 진공 상태임을 고려할 때 미세한 틈새를 통해서도 공기 혹은, 가스가 스스로 상기 진공 챔버(110) 내부에 유입될 수 있기 때문에 굳이 강제적인 펌핑력을 이용하지 않아도 된다. 이에 따라 본 발명에서는, 펌프 대신 벤트관(115)을 선택적으로 소정 양만큼 개방시키거나 폐쇄하도록 구동하는 개폐 밸브(320)를 적용한 구성을 제시한다.

미설명 부호 400은 진공 챔버(110) 내부가 진공 상태를 이루는 과정에서 상기 진공 챔버(110) 내부가 완전한 진공 상태를 이룰 때까지 상부 스테이지(121)에 흡착된 기판(520)을 임시로 받아주는 기판 받침 수단이다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명 액정표시소자의 진공 합착 장치를 이용한 기판간 합착 과정을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

우선, 각 스테이지(121,122)에 각 기판(510,520)의 로딩이 완료되면 차폐 도어(111a)가 동작하면서 진공 챔버(110)의 기판 유출구(111)를 폐쇄시켜 진공 챔버(110) 내부를 밀폐된 상태로 이루게 된다.

이 때, 상기 각 기판(510,520)의 로딩은 각 스테이지(121,122)가 진공 흡착력을 발생시켜 각 기판(510,520)을 각각 흡착 고정함으로써 수행된다.

그리고, 이 상태에서 본 발명의 진공 수단을 구성하는 각각의 저진공 펌프(220)가 대략 10㎘~30㎘/min(특히, 23㎘/min)의 배기 속도로 구동하면서 공기 흡입력을 발생시킨다.

이에 상기와 같이 발생된 공기 흡입력은 각 저진공 펌프(220)와 연결된 제2공기 배출관(113) 및 제3공기 배출관(114)을 통해 진공 챔버(110) 내부로 전달되어 상기 진공 챔버(110) 내부를 서서히 진공 상태로 만들게 된다.

이 때, 상기 제2공기 배출관(113) 및 제3공기 배출관(114)에 구비된 각각의개폐 밸브(113a,114a)는 상기 각 배출관(113,114)의 관로를 개방시킨 상태이다.

이 때, 상기 진공 챔버(110) 내부의 진공 정도가 상부 스테이지(121)를 통해 기판(520)을 흡착 고정하던 진공력에 비해 떨어질 경우(즉, 진공 챔버(110) 내부가 고진공 상태에 이르게 되면) 상기 상부 스테이지(121)에 흡착 고정되어 있던 기판(520)이 상기 상부 스테이지(121)로부터 떨어지게 된다.

이에 따라 발생될 수 있는 기판(520)의 파손을 방지하기 위해 도시한 도 4와 같이 상기 진공 챔버(110) 내부를 서서히 진공 상태로 만드는 과정에서(진공 챔버(110) 내부가 고진공 상태에 이르기 전까지) 기판 받침 수단(400)이 동작하면서 상부 스테이지(121)에 흡착된 기판(520)을 임시로 받아주게 된다.

상기와 같이 진공 챔버(110) 내부를 진공 상태로 만드는 과정은 반드시, 상술한 바와 같이 차폐 도어(111a)에 의한 기판 유출구(111)의 폐쇄가 완료된 이후에만 수행하여야 하는 것은 아니다.

즉, 최초의 진공 상태를 만드는 과정이 느리게 이루어짐을 고려할 때 상기 진공 상태를 만드는 과정 중 기판 유출구(111)의 폐쇄를 수행할 수도 있다.

뿐만 아니라, 진공 상태를 만드는 과정 중 진공 챔버(110) 내부가 고진공 상태에 이르기 전까지 기판 받침 수단(400)의 동작이 이루어져 상부 스테이지(121)에 흡착 고정된 기판(520)을 받아주기 위한 위치로 이동하여야만 하는 것은 아니며, 진공 상태를 만들기 전에 상기 기판 받침 수단(400)을 동작시켜 기판(520)을 받아주기 위한 위치로 이동시켜둘 수도 있음은 이해 가능하다.

하지만, 작업 공정의 효율을 높이기 위해서는 진공 챔버(110) 내부를 진공상태로 만드는 과정 중 기판 받침 수단(400)의 동작이 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.

그리고, 상기한 바와 같이 상부 스테이지(121)에 흡착 고정된 기판(520)이 기판 받침 수단(400)에 의해 지지된 상태를 이룸과 더불어 계속적인 각 저진공 펌프(220)의 구동에 의한 진공이 이루어지는 도중 진공 챔버(110) 내부의 압력이 대략 50Pa 이하(특히, 13Pa 이하)로 되면 도시한 도 5와 같이 제1공기 배출관(112)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(112a)가 상기 제1공기 배출관(112)이 개방되도록 동작함과 더불어 고진공 펌프(210)가 구동하게 된다.

이 때, 상기 고진공 펌프(210)는 대략 0.1㎘~5.0㎘/min(특히, 1.1㎘/min)의 배기 속도를 이루도록 동작하면서 제1공기 배출관(112)을 통해 진공 챔버(110) 내부로 공기 흡입력을 전달하여 상기 진공 챔버(110) 내부를 급격하게 진공 상태로 만들게 된다.

하지만, 상기한 고진공 펌프(210)와 저진공 펌프(220)와의 구동 관계는 반드시 특정 시점(예컨대, 상부 스테이지(121)에 흡착된 기판(520)이 기판 받침 수단(400)에 의해 지지된 상태를 이루는 시점)에 급격히 고진공을 이루도록 하는 것으로 한정되지는 않는다.

즉, 점진적으로 고진공 상태를 이루도록 구동 제어를 수행할 수도 있는데 이는, 각 공기 배출관(112,113,114)에 설치된 각 개폐 밸브(112a,113a,114a)의 개폐량을 선택적으로 조절함으로써 가능하다.

그리고, 전술한 바와 같은 일련의 과정이 소정 시간동안 수행되어 진공챔버(110) 내부가 원하는 진공도의 범위내에 이르게 되면 즉, 진공 챔버(110) 내부가 대략 0.01Pa(특히, 0.67Pa) 이하의 진공도에 도달하게 되면, 고진공 펌프(210)의 구동이 정지하게 된다.

이 때, 제1공기 배출관(112)에 설치된 개폐 밸브(112a)는 상기 제1공기 배출관(112)이 폐쇄된 상태를 이루도록 동작한다.

그리고, 기판 받침 수단(400)에 임시로 지지되어 있던 제2기판(520)은 상부 스테이지(121)에 고정됨과 더불어 하부 스테이지(122)에 얹혀져 있던 기판(510) 역시 상기 하부 스테이지(122)에 고정된다.

이 때, 각 기판(510,520)은 상기 각 스테이지(121,122)의 각 정전척(121a,122a)을 통하여 발생되는 정전력에 의해 각 스테이지(121,122)에 정전 고정이 이루어짐으로써 고진공 상태에서도 상기한 각 기판(510,520)의 유동이 방지될 수 있게 된다.

이후, 합착 장치를 구성하는 상부 스테이지(121)가 도시한 도 6과 같이 스테이지 이동장치의 구동에 의해 하향 이동(혹은, 하부 스테이지(122)가 스테이지 이동장치의 구동에 의해 상향 이동)하면서 한 쌍의 기판(510,520)을 정렬하고 가압하여 합착을 수행하게 된다.

따라서, 상기한 합착 공정이 완료되면 도시한 도 7과 같이 상부 스테이지(121)가 소정 간격만큼 상향 이동함과 더불어 벤트관(115)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(320)가 동작하면서 상기 벤트관(115)을 소정 양만큼만 개방시키게 되고, 이로 인해 진공 챔버(110) 내부는 서서히 대기압 상태를 이루게 된다.

이 때, 상기와 같은 점진적인 대기압 상태로의 변경 과정에서 상기 진공 챔버(110) 내부는 기압차가 부여되며, 이 기압차로 인해 각 기판(510,520)간 가압이 이루어지게 된다.

그리고, 상기한 과정이 소정 시간 동안 지속적으로 이루어지면서 각 기판(510,520)간 기압차에 의한 가압이 충분히 완료되었다고 판단될 경우 도시한 도 8과 같이 벤트관(115)에 설치된 개폐 밸브(320)가 재차적인 동작을 수행하면서 상기 벤트관(115)을 완전 개방시키게 된다.

상기한 바와 같은 일련의 과정에 의해 기판간 벤트 공정이 완료되면 진공 챔버(110)의 차폐 도어(111a)가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 기판 유출구(111)를 개방시키게 된다.

이후, 별도의 기판 반송 장치에 의해 상기 합착 기판의 언로딩/로딩이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 액정 적화 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치에 따른 구성에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 진공 합착 장치는 진공 챔버 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 구성이 고진공 진공 펌프 및 저진공 진공 펌프와 같이 적어도 둘 이상의 서로 다른 압력의 공기 흡입력을 발생시키는 진공 펌프를 각각 구비함으로써 액정의 손상 없이 진공 챔버 내부를 원활히 진공 상태로 변경시킬 수 있게 된 효과가있다.

둘째, 진공 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 과정이 단계적으로 이루어지도록 함으로써 상기 진공 상태를 이루는 각 단계의 수행 과정 중 필요한 여타 구성 부분의 동작이 함께 이루어질 수 있도록 함으로써 작업 공정에 따른 시간상의 효율을 향상시킬 수 있게 된 효과가 있다.

셋째, 처음부터 과도한 압력의 공기 흡입력을 발생시키지 않고, 저진공 상태에서 점차 고진공 상태를 이루도록 2단계로의 진공이 가능함으로써 기판의 액정 분포 불량을 최대한 방지할 수 있게 된 효과가 있다.

넷째, 진공 상태의 진공 챔버 내부를 대기압 상태로 변경시키는 과정에서 공기 혹은, 대기압 유지를 위한 가스가 점진적으로 상기 진공 챔버 내로 투입될 수 있도록 함으로써 순간적인 대기압 상태로의 변경에 따른 기판간 합착 불량을 미연에 방지할 수 있게 된 효과가 있다.

다섯째, 본 발명에 따른 진공 챔버가 단일의 몸체로 이루어져 있어서, 그 내부 공간을 고진공으로 이루기에 유리하다. 이로 인해, 진공 합착이 보다 원활히 진행될 수 있음에 따라 합착 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 단일의 몸체로 형성되고, 기판간 합착 공정이 수행되는 진공 챔버와;

   상기 진공 챔버의 내부 공간과 연통되도록 연결된 둘 이상의 공기 배출관과;

   상기 각 공기 배출관에 연결되어 상기 진공 챔버 내부가 진공 상태를 이룰 수 있도록 공기 흡입력을 발생시키는 최소 둘 이상의 진공 수단:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   각 진공 수단 중 최소 어느 하나의 진공 수단은

   여타의 진공 수단에 비해 더 큰 압력의 공기 흡입력을 발생시키는 고진공 펌프(TPM;Tubo Molecular Pump)로 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   고진공 펌프를 제외한 여타의 진공 수단은

   저진공 펌프(dry-pump)로 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   저진공 펌프는 4개로 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   4개로 구성되는 저진공 펌프는

   2개씩 한 쌍으로하여 어느 하나의 공기 배출관 및 다른 하나의 공기 배출관에 각각 연결하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   고진공 펌프는 0.1㎘~5.0㎘/min의 배기 속도를 가지는 펌프로 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   저진공 펌프는 10㎘~30㎘의 배기 속도를 가지는 펌프로 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   진공 챔버에는

   그 내부 공간과 연통된 상태로 연결되어 공기 혹은, 가스의 공급이 이루어지는 벤트관과;

   상기 진공 챔버의 벤트관에 대응 연결되어 서로 다른 압력으로 공기 혹은, 가스를 각각 공급하는 가스 공급 수단:이 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   가스 공급 수단은

   공기 혹은, 가스 등과 같은 진공 상태를 대기압 상태로 만들기 위한 가스가 저장된 가스 충전부와, 벤트관을 선택적으로 소정 양만큼 개방시키거나 폐쇄하도록 구동하는 개폐 밸브가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    가스 공급 수단은

    상기 가스 충전부에 저장된 공기 혹은, 가스를 강제적으로 진공 챔버 내부로 펌핑하도록 구동하는 구동 펌프를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치.
11. 액정이 적하된 제1기판 및 액정이 적하되지 않은 제2기판을 진공 챔버 내에 로딩하는 단계;

    저진공 펌프를 동작하여 상기 진공 챔버를 1차 진공하는 단계;

    기판 받침 수단이 동작하여 상기 제2기판을 받치는 단계;

    고진공 펌프가 동작하여 상기 진공 챔버를 2차 진공하는 단계;

    상기 각 기판을 정렬시키는 단계;

    상기 각 기판을 합착하는 단계; 그리고,

    상기 각 기판을 가압하기 위하여 진공 챔버를 벤트시키는 단계:를 포함하여 운영됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    고진공 펌프의 동작 시기는

    적어도 진공 챔버 내의 압력이 50Pa 이하일 경우임을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    저진공 펌프는 4개로 이루어져 동작이 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    저진공 펌프는 2개의 펌프를 한 쌍으로하여 동일 관로를 통해 진공 흡입력을 전달하도록 동작이 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.
15. 제 11 항에 있어서,

    고진공 펌프의 배기 속도는 대략 0.1㎘~5.0㎘/min의 범위대를 이루면서 동작함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.
16. 제 11 항에 있어서,

    저진공 펌프의 배기 속도는 대략 10㎘~30㎘/min의 범위대를 이루면서 동작함을 특징으로 하는 액정표시소자의 진공 합착 장치 동작 방법.