KR20150019431A - 대면적 기판 합착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 기판을 다른 기판에 합착함에 있어서, 합착 과정에서 기포가 발생하지 않고, 대면적 기판에 대해서도 기판의 최외곽까지 레진이 균일하게 분포되는 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 대면적 기판 합착 장치는, 상부 기판을 하면이 볼록한 상태로 흡착하는 상부 기판 흡착부; 상기 상부 기판 흡착부를 회전 구동시키는 회전 구동부; 상기 상부 기판 흡착부 및 회전 구동부를 상하 방향으로 구동시키는 상하 구동부; 하부 기판을 평면 상태에서 흡착하는 하부 기판 흡착부; 상기 하부 기판 흡착부를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부;를 포함한다.

Description

대면적 기판 합착장치{THE APPARATUS FOR ATTACHING THE SUBSTRATES}

본 발명은 대면적 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판을 다른 기판에 합착함에 있어서, 합착 과정에서 기포가 발생하지 않고, 대면적 기판에 대해서도 기판의 최외곽까지 레진이 균일하게 분포되는 기판 합착 장치에 관한 것이다.

최근에는 사용의 편리성 때문에, 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 등 모바일 통신 기기와 내비게이션 등의 전자 기기에서 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)을 널리 사용하고 있다.

이러한 터치스크린패널은 크게 저항막 방식(Resitive Type) 터치패널과, 정전용략 방식(Capacitive Type) 및 인프라레드형(Infrared Type) 터치패널 등으로 구분된다.

이 중에서 최근 가장 널리 사용되는 방식인 정전용량 방식 터치스크린 패널은 투명전극이 형성된 필름 또는 패널을 액정패널 상에 설치하고 투명전극에 균일한 전기장이 생성되도록 필름 또는 패널의 각 모서리 또는 코너에 전압을 인가하여, 펜 또는 손가락 등의 입력 수단을 통해 어느 한 지점을 터치하면 전압 강하(Voltage Drop)가 발생되도록 하여 위치 좌표를 찾는 방식이다.

특히, 최근에는 터치스크린 패널 표면의 내구성 확보 및 보호를 위하여 강화유리로 이루어진 윈도우 글래스(window glass) 도는 커버글래스를 터치스크린 패널 또는 디스플레이 패널 전면에 설치하는 구조가 많이 사용되고 있다.

이러한 구조의 터치스크린 패널의 제조 과정에서는 윈도우 글래스를 터치스크린 패널 전면에 안정적으로 접착하는 과정을 필연적으로 수행하게 된다. 윈도우 글래스를 터치스크린 패널 전면에 접착하는 방법 중에는 상기 터치스크린 패널 전면에 합착용 레진을 도포하고 그 상부에 윈도우 글래스를 밀착시킨 상태에서 자외선을 조사하여 터치스크린 패널과 윈도우 글래스를 접착하는 방법이 널리 사용되고 있다.

레진을 이용한 패널 합착 공정에서는 패널 또는 윈도우 글래스 전면에 합착용 레진을 일정한 형태로 도포하기 전에, 레진이 도포될 영역을 미리 확정하고 이후에 도포된 합착용 레진이 그 영역을 벗어나지 않도록 한정하는 일종의 댐을 형성하는 직사각형 형상의 댐라인이 패널 또는 윈도우 글래스 표면에 형성하는 방법 등이 제시되고 있다.

그런데 이러한 글래스 합착 과정이 기판의 대면적화에 따라 더욱 어려워지는 경향이 있다. 즉, 기판이 대면적화됨에 따라 합착 과정에서 기판 중간에 기포가 발생할 가능성이 더 높아지며, 대면적 기판에 대하여 레진이 균일하게 분포되지 못하는 문제점이 있다. 특히, 대면적 기판의 최외곽 부분에는 레진이 충진되지 않거나 다른 부분에 비하여 적게 충진되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 대면적 기판을 다른 기판에 합착함에 있어서, 합착 과정에서 기포가 발생하지 않고, 대면적 기판에 대해서도 기판의 최외곽까지 레진이 균일하게 분포되는 대면적 기판 합착 장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 대면적 기판 합착 장치는, 상부 기판을 하면이 볼록한 상태로 흡착하는 상부 기판 흡착부; 상기 상부 기판 흡착부를 회전 구동시키는 회전 구동부; 상기 상부 기판 흡착부 및 회전 구동부를 상하 방향으로 구동시키는 상하 구동부; 하부 기판을 평면 상태에서 흡착하는 하부 기판 흡착부; 상기 하부 기판 흡착부를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부;를 포함한다.

그리고 본 발명에서 상기 상부 기판 흡착부는, 하면이 하측으로 볼록한 곡면을 가지는 곡면 흡착판; 상기 곡면 흡착판의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 진공 흡입부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전 구동부는, 상기 곡면 흡착판의 상면 중앙부와 회동가능하게 결합되는 중앙 회동부; 상기 곡면 흡착판의 일측 가장자리와 회동가능하게 결합되며, 상기 곡면 흡착판을 상기 중앙 회동부를 회전축으로 하여 회전시키는 회동 동력 제공부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 하부 기판 흡착부는, 기판이 상면에 장착되는 기판 장착 지그; 상기 기판 장착 지그에 진공 흡입력을 제공하는 진공 흡입부를 포함하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 1) 하부 기판 흡착부에 상부 기판을 장착하는 단계; 2) 상부 기판 흡착부를 하강시켜 상부 기판 상면과 접촉시키는 단계; 3) 상부 기판 흡착부를 구동시켜 상기 상부 기판을 하측으로 볼록해지도록 합착하는 단계; 4) 상기 상부 기판 흡착부를 상승시키는 단계; 5) 상기 하부 기판 흡착부에 하부 기판을 장착하는 단계; 6) 상기 상부 기판 흡착부를 하강시켜 상기 상부 기판의 일측 가장자리가 상기 하부 기판의 일측 가장자리와 접촉시키는 단계; 7) 상기 상부 기판 흡착부를 회전구동시켜 접촉된 가장자리로부터 반대편 가장자리 방향으로 순차적으로 상부 기판을 하부 기판에 합착하는 단계;를 포함하는 대면적 기판 합착 방법도 제공한다.

본 발명의 대면적 기판 합착 방법에서, 상기 7) 단계에서는, 상기 하부 기판 흡착부를 상기 상부 기판 합착 방향에 대하여 역방향으로 일정한 속도로 수평 이동시키면서 진행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 상부 기판을 곡면으로 휘도록 흡착 고정한 상태에서 일측 가장자리부터 순차적으로 하부 기판에 합착하므로, 대면적 기판의 합착에 적용하더라도 합착 과정에서 기판의 중간에 기포가 발생하지 않으며, 대면적 기판의 모든 부분에 대하여 순차적으로 압력이 가해지므로 레진이 기판 모든 부분에 균일하게 충진되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 합착 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 합착 방법의 공정을 도시하는 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 대면적 기판 합착 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 기판 흡착부(10), 회전 구동부(20), 상하 구동부(40), 하부 기판 흡착부(32) 및 수평 이동부(34)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 상부 기판 흡착부(10)는 기판 합착 과정에서 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 기판(S1)을 하면이 볼록한 상태로 흡착하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서는 상기 상부 기판 흡착부(10)를 구체적으로, 곡면 흡착판(10)과 진공 흡입부(도면에 미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. 본 실시예에서 상기 상부 기판(S1)은 얇은 유리 기판일 수도 있고, 플렉서블(flexible) 기판일 수도 있다.

여기에서 상기 곡면 흡착판(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 단면 형상이 하측으로 볼록한 곡면을 가지는 형상을 가지며, 원통의 일부인 호의 형상을 가지는 구성요소이다. 이 곡면 흡착판(10)은 상부 기판(S1)을 곡면으로 흡착하여 합착 과정에서 대면적 기판의 모든 부분이 동시에 하부 기판(S2)과 합착되는 것이 아니라 일측 가장자리부터 순차적으로 접촉하도록 한다.

그리고 상기 곡면 흡착판(10)에는, 상부 기판(S1)을 흡착 고정하기 위하여 상기 곡면 흡착판(10)의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 진공 흡입부(도면에 미도시)가 구비된다. 이 진공 흡입부는 기판을 흡착 고정하는 과정에서는 전면에 걸쳐서 진공 흡입력이 인가되고, 상부 기판(S1)을 하부 기판(S2)에 합착하는 과정에서는 합착되는 부분부터 순차적으로 진공 흡입력이 제거되도록 제어된다.

다음으로 상기 회전 구동부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상부 기판 흡착부(10)를 회전 구동시키는 구성요소이다. 전술한 바와 같이, 상기 곡면 흡착판(10)은 상부 기판(S1)의 흡착 과정이나 합착 과정에서 일측 가장자리부터 타측 가장자리로 순차적으로 회전하면서 기판과 접촉하거나 분리된다. 따라서 상기 회전 구동부(20)는 상기 곡면 흡착판(10)을 중앙부를 중심으로 하여 일정한 각도로 회전시키는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에서는 구체적으로 상기 회전 구동부(20)를 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙 회동부(22)와 회동 동력 제공부(24)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 중앙 회동부(22)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 곡면 흡착판(20)의 상면 중앙부와 자유 회동가능하게 결합되는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 중앙 회동부(22)는 상기 곡면 흡착판(20)의 회동 운동의 중심이 된다. 따라서 상기 곡면 흡착판(20)은 상기 중앙 회동부(22)의 회동축을 중심으로 좌우로 회동한다.

그리고 상기 회동 동력 제공부(24)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 곡면 흡착판(10)의 일측 가장자리와 회동가능하게 결합되며, 상기 곡면 흡착판(10)을 상기 중앙 회동부(22)를 회전축으로 하여 회전시키는 구성요소이다. 즉, 상기 회동 동력 제공부(24)는 상기 중앙 회동부(22)에 자유회동 가능하게 결합되어 있는 상기 곡면 흡착판(10)의 일측 가장자리를 상하 방향으로 구동시킴으로써, 상기 곡면 흡착판(10)을 좌우 방향으로 일정한 각도로 회동시키는 것이다.

물론 본 실시예에 따른 회전 구동부(20)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 회전 동력 제공부(24)의 반대편에도 상기 곡면 흡착판(10)을 자유 회동가능하게 지지하는 보조 회동부(26)가 더 구비될 수도 있다. 이 보조 회동부(26)에 의하여 상기 곡면 흡착판(10)을 더욱 안정적으로 지지할 수 있는 것이다.

다음으로 상기 상하 구동부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 회전 구동부(20)와 결합되어, 상기 상부 기판 흡착부(10) 및 회전 구동부(20)를 상하 방향으로 구동시키는 구성요소이다. 즉, 상기 상하 구동부(20)는 기판을 흡착하거나 합착하는 과정에서는 상기 상부 기판 흡착부(10)와 회전 구동부(20)를 하측으로 이동시켜 상기 하부 기판 흡착부(32)에 접근시키고, 상기 하부 기판 흡착부(32)에 기판을 로딩하거나 언로딩하는 과정에서는 동작에 간섭되지 않도록 상기 상부 기판 흡착부(10)를 상측으로 들어올리는 것이다.

다음으로 상기 하부 기판 흡착부(32)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 기판(S2)을 평면 상태에서 흡착하는 구성요소이다. 물론 상기 하부 기판 흡착부(32)는 필요에 따라 하부 기판(S2)뿐만아니라 상부 기판(S1)도 흡착 고정할 수 있다. 본 실시예에서 상기 하부 기판 흡착부(32)는 구체적으로, 기판 장착 지그(32)와 진공 흡입부(도면에 미도시)로 구성될 수 있다. 기판 장착 지그(32)는 평판 형태로 설치되며, 그 상면에 기판을 장착한다. 그리고 상기 진공 흡입부는 상기 기판 장착 지그에 설치되어 진공 흡입력을 제공한다.

이때 상기 진공 흡입부에 의하여 제공되는 진공흡입력은 각 영역에 대하여 개별적으로 인가 여부가 제어될 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 하부 기판(S2)은 유리 기판일 수도 있고, 디스플레이 패널일 수도 있다.

다음으로 상기 수평 이동부(34)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판 장착 지그(32)와 결합되어, 상기 하부 기판 흡착부를 수평 방향으로 이동시키는 구성요소이다. 상기 수평 이동부(34)는 상기 기판 장착 지그(32)를 수평 이동시킬 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있으며, 제어부에 의하여 미리 설정된 속도 및 간격만큼 상기 하부 기판(S1)을 합착 과정에서 상부 기판(S2)의 합착 방향과 반대 방향으로 정확하게 이동시킨다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 대면적 기판 합착 방법을 설명한다.

본 실시예에 따른 기판 합착 방법은 크게 상부 기판(S1)을 상부 기판 흡착부(10)에 흡착시키는 단계와 흡착되어 있는 상부 기판(S1)을 하부 기판(S2)에 합착하는 단계로 나누어질 수 있다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판 흡착부(32)에 상부 기판(S1)을 장착하는 단계가 진행된다. 즉, 외부에서 기판 장착 로봇 등에 의하여 상부 기판(S1)이 상기 하부 기판 흡착부(32) 상의 정확한 위치에 장착된다. 물론 정확한 흡착 및 합착을 위하여 얼라인(align) 과정이 진행될 수도 있다.

다음으로는 상부 기판 흡착부(10)를 하강시켜 상부 기판(S1) 상면의 일측 가장자리와 접촉시키는 단계가 진행된다. 즉, 상기 곡면 흡착판(10)을 일측으로 기울여서 일측 가장자리가 먼저 상기 상부 기판(S1)의 가장자리와 접촉되어 흡착이 시작되도록 하는 것이다.

이후에, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상부 기판 흡착부(10)를 구동시켜 상기 곡면 흡착판(10)이 타측 가장자리 방향으로 순차적으로 회동하면서 상기 상부 기판(S1)을 하측으로 볼록해지도록 합착하는 것이다.

그리고 나서 상기 상부 기판 흡착부(10)를 다시 일정한 높이로 상승시킨다. 이는 하부 기판(S2)을 하부 기판 흡착부(32)에 로딩하는 과정에서 간섭이 발생하지 않도록 하기 위함이다

다음으로는 상기 하부 기판 흡착부(32)에 하부 기판(S2)을 장착하는 단계가 진행된다. 이 단계에서도 기판 로딩 로봇 등을 이용하여 하부 기판(S2)을 정확한 위치에 로딩한다. 이때 상기 하부 기판(S2)의 상면에는 양 기판의 합착을 위한 합착용 레진(R)이 도포되어 있다.

다음으로는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 기판 흡착부(10)를 하강시켜 상기 상부 기판(S1)의 일측 가장자리가 상기 하부 기판(S2)의 일측 가장자리와 접촉시키는 단계가 진행된다. 그러면 상부 기판(S1)의 일측 가장자리와 하부 기판(S2)의 일측 가장자리가 서로 합착되기 시작한다.

그리고 나서 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 기판 흡착부(10)를 회전구동시켜 접촉된 가장자리로부터 반대편 가장자리 방향으로 순차적으로 상부 기판(S1)을 하부 기판(S2)에 합착하는 것이다. 그러면 상기 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2) 사이의 기체는 반대편 가장자리 방향으로 밀려나면서 순차적으로 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2)이 합착되므로 기포가 발생하지 않고, 유동성을 가지는 합착용 레진(R) 역시 반대편으로 밀려나면서 기판의 모든 부분에 균일하게 충진된다.

한편 본 실시예에서는 상부 기판(S1)을 순차적으로 합착시키는 과정에서, 상기 하부 기판 흡착부(32)를 상기 상부 기판(S1) 합착 방향에 대하여 역방향으로 일정한 속도로 수평 이동시키면서 진행하는 것이 바람직하다. 이는 보다 정확하게 상부 기판(S1)과 하부 기판(S2)이 합착되도록 하기 위함이며, 하부 기판의 이동속도와 이동 간격은 미리 정밀하게 계산되어 입력된다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 기판 합착 장치
10 : 상부 기판 흡착부 20 : 회전 구동부
30 : 상하 구동부 32 : 하부 기판 흡착부
34 : 수평 이동부 S1 : 상부 기판
S2 : 하부 기판 R : 합착용 레진

Claims (6)

1. 상부 기판을 하면이 볼록한 상태로 흡착하는 상부 기판 흡착부;
   상기 상부 기판 흡착부를 회전 구동시키는 회전 구동부;
   상기 상부 기판 흡착부 및 회전 구동부를 상하 방향으로 구동시키는 상하 구동부;
   하부 기판을 평면 상태에서 흡착하는 하부 기판 흡착부;
   상기 하부 기판 흡착부를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부;를 포함하는 대면적 기판 합착 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 기판 흡착부는,
   하면이 하측으로 볼록한 곡면을 가지는 곡면 흡착판;
   상기 곡면 흡착판의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 진공 흡입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 합착 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 회전 구동부는,
   상기 곡면 흡착판의 상면 중앙부와 회동가능하게 결합되는 중앙 회동부;
   상기 곡면 흡착판의 일측 가장자리와 회동가능하게 결합되며, 상기 곡면 흡착판을 상기 중앙 회동부를 회전축으로 하여 회전시키는 회동 동력 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 합착 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 하부 기판 흡착부는,
   기판이 상면에 장착되는 기판 장착 지그;
   상기 기판 장착 지그에 진공 흡입력을 제공하는 진공 흡입부;를 포함하는 것을 특징으로하는 대면적 기판 합착 장치.
5. 1) 하부 기판 흡착부에 상부 기판을 장착하는 단계;
   2) 상부 기판 흡착부를 하강시켜 상부 기판 상면과 접촉시키는 단계;
   3) 상부 기판 흡착부를 구동시켜 상기 상부 기판을 하측으로 볼록해지도록 합착하는 단계;
   4) 상기 상부 기판 흡착부를 상승시키는 단계;
   5) 상기 하부 기판 흡착부에 하부 기판을 장착하는 단계;
   6) 상기 상부 기판 흡착부를 하강시켜 상기 상부 기판의 일측 가장자리가 상기 하부 기판의 일측 가장자리와 접촉시키는 단계;
   7) 상기 상부 기판 흡착부를 회전구동시켜 접촉된 가장자리로부터 반대편 가장자리 방향으로 순차적으로 상부 기판을 하부 기판에 합착하는 단계;를 포함하는 대면적 기판 합착 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 7) 단계에서는,
   상기 하부 기판 흡착부를 상기 상부 기판 합착 방향에 대하여 역방향으로 일정한 속도로 수평 이동시키면서 진행되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판 합착 방법.

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