JP2004170975A - 液晶表示素子製造装置及びこれを利用した製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外観を成すベースフレーム100と, ベースフレームに装着される下部チャンバユニット220及びベースフレームから自由な状態で下部チャンバユニットの上側に位置される上部チャンバユニット210と, ベースフレームに備えられて上部チャンバユニットを上下移動させるチャンバ移動手段310,320,330,340,350と, 各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ230及び下部ステージ240と, 少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージが装着される空間とその外側空間を互いに密閉する密封手段224,250を含んで構成される。
【選択図】図3
Description
従って、液晶表示素子が一般的な画面表示装置として多用途に使用されるためには、軽薄型、低消費電力という特徴を維持しながらも、高精細、高輝度、大面積など、高品位の画像をどれだけ実現できるかが重要な問題とされている。
そして第2ガラス基板(カラーフィルター基板)には, 前記画素領域を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリックス層と, カラー色相を表現するためのR, G, B カラーフィルター層と画像を具現するための共通電極が形成される。
この時, 液晶注入方法は前記シール剤によって張り合わされた二つの基板の間の真空状態を維持し、液晶液に前記液晶注入口を浸すと毛細管現象によって液晶が二つの基板の間に注入される。このように液晶が注入されれば前記液晶注入口を密封剤で密封するようになる。
第一に, 単位パネルにカッティングした後, 両基板の間を真空状態に維持し、液晶注入口を液晶液に浸して液晶を注入するので液晶注入に多くの時間が必要となるので生産性が低下する。
第二に, 大面積の液晶表示装置を製造する場合, 液晶注入式で液晶を注入すればパネル内に液晶が完全に注入されず不良の原因になる。
第三に, 前記のように工程が複雑で時間がたくさん必要となるので、いろいろな液晶注入装備が要求されて多くの空間を要求するようになる。
したがって, 最近は液晶を滴下する方法を利用した液晶表示装置の製造方法が研究されている。
前記した液晶滴下方式は、液晶注入方式に比べて多くの工程(例えば, 液晶注入口形成, 液晶注入, 液晶注入口の密封などのためのそれぞれの工程)を略すことができるので工程を単純化させる長所を持っている。
従来液晶滴下方式を利用した液晶表示素子の基板貼り合せ装置、及びこれを利用した製造方法を説明すれば次のとおりである。
即ち、従来の液晶表示素子の基板貼り合せ装置は外観を成すフレーム10と,ステージ部21、22と, 密封剤吐出部(図示せず)及び液晶滴下部30と, チャンバ部31、32と, チャンバ移動手段そして,ステージ移動手段で大きく構成される。
この時, 前記ステージ部は上部ステージ21と下部ステージ22にそれぞれ区分し, 密封剤吐出部及び液晶滴下部30は前記フレームの貼り合せ工程が行われる位置の側部に装着され, 前記チャンバ部は上部チャンバユニット31と下部チャンバユニット32でそれぞれ合体可能に構成される。
まず, 下部チャンバユニット32の下部ステージ22に第1基板51を位置させ、チャンバ移動手段40を駆動させて前記下部チャンバユニット32を上部ステージ21下側に移動させる。そして, 前記ステージ移動手段(駆動モーター50)の駆動によって前記上部ステージ21が下降して前記下部ステージ22に位置された第1基板を真空吸着して上部ステージが原位置になる。
更に, 前記下部チャンバユニット32は前記チャンバ移動手段40によって基板をローディングするための位置に移動され, 前記下部チャンバユニット32の下部ステージ22に第2 基板がローディングされる。この状態で前記下部ステージ22を持つ下部チャンバユニット32はチャンバ移動手段40によって図1のように密封剤塗布及び液晶滴下のための工程位置(S1)上に移動される。
以後, チャンバ移動手段40による各チャンバユニット31、32の間貼り合せが行われる各ステージ21、22が位置された空間が密閉されて, 別途の真空手段によって前記空間が真空状態を成すようになる。
そして, 前記した真空状態でステージ移動手段50によって上部ステージ21が下向きに移動しながら前記上部ステージ21に付着固定された第1基板51を下部ステージ22に付着固定された第2基板52に密着させると共に、継続的な加圧を通じた各基板間貼り合せを遂行することで液晶表示素子の製造が完了する。
第一に, 従来の基板貼り合せ装置は、薄膜トランジスターが形成された基板及びカラーフィルター層が形成された基板に別途の密封剤塗布や液晶滴下が行われ, また前記した基板間の貼り合せが同一装備で行われるように構成されるので、全体的な基板貼り合せ用器機の大きさが大きくならざるを得なかった。
特に, 最近要求されている大型液晶表示素子の生産のためには前記した基板貼り合せ装置の大きさが更に大きくなる問題があった。
第三に, 前記したように一つの装備を利用して多数の工程を遂行することにより、いずれか一つの液晶表示素子を製造するのに非常に長時間が所要されるので、その他の工程進行による資材の返送が行なわれる場合、負荷(load)が発生して全般的な生産量の低下が発生するという問題点がある。
これによって前記した真空状態での空気漏洩防止のための構成が最大限に精密に成り立たなければならないと困ることがある。
第五に, 下部チャンバユニットの水平移動によって各基板間の貼り合せ工程の時、その整列のための過程が非常に困難であり、全体的な構造も複雑となるという問題点を持つ。ここで全体的な工程進行上の所要時間が増加してしまう。
本発明はこのような従来の多くの問題点を解決するために案出されたもので,装置の大きさを全体的に単純化させレイアウトに最適化するように構成し, 大型液晶表示素子の製造工程に適し、基板間の円滑な整列が可能になるように, 一つの液晶表示素子パネルの製造時間を縮め、その他の工程の円滑な進行が可能になるようにした液晶表示素子製造工程用貼り合せ装置、及びこれを利用した液晶表示素子製造方法を提供することにその目的がある。
第一に, 本発明の基板貼り合せ装置は, 貼り合せ装置内で液晶の滴下あるいは、シール剤の塗布が行われず, 単純に各基板を貼り合せるための工程だけが進行される装置で構成したので、全般的な装置の大きさを縮めることができるという効果を持つ。
これにより, 更に効果的なレイアウト(lay-out)の設計が可能で, 設置空間の最小化が可能となる。
したがって, 液晶表示素子製造工程上の製造時間を縮めることができるという効果を持つ。
第三に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は下部ステージに固定される第2基板がいずれか片側に傾斜しても、各リニアアクチュエータを利用して上部ステージを前記下部ステージに対して水平状態に一致させることができるという効果を持つ。
したがって, 安定的な各基板間の貼り合せが可能である。
第五に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は各基板間の位置を整列させるための構造として多数のカムを利用するので、下部チャンバユニット全体を回転及び移動させるための構造を必要とせず、構造を単純化することができるという効果がある。
まず, 図3は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の最初の状態をあらわした構成図である。
本発明の貼り合せ装置は, 大きくベースフレーム100と, 上部チャンバユニット210及び下部チャンバユニット220と, チャンバ移動手段310、320、330、340,350と, 上部ステージ230及び下部ステージ240と, 密封手段と, 一対の低真空チャンバユニット410、420と, アライン手段510、520、530、540と, 真空ポンピング手段610、621、622と, サポート手段710、720と, 光硬化手段を含めて構成されることが提示される。
前記で本発明の貼り合せ装置を構成するベースフレーム100は地面に固定された状態で前記貼り合せ装置の外観を形成し, そのほかの各構成を支持する役目を遂行する。
前記上部チャンバユニット210は外部環境に露出する上部ベース211と, 前記上部ベース211の底面に密着固定され, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形象からなる上部チャンバプレート212を含めて構成される。
この時, 前記上部チャンバプレート212に形成される任意の空間内部には上部ステージ230が備えられ, 前記上部ステージ230は前記上部チャンバユニット210と連動するように装着される。
また、前記下部チャンバユニット220はベースフレーム100に固定された下部ベース221と, 前記下部ベース221の上面に前後及び左右方向での移動が可能に装着されて, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなる下部チャンバプレート222を含めて構成される。
勿論, 前記下部チャンバユニット220は, 本発明の実施例に図示されたように, ベースフレーム100と下部ベース221の間に相互間の安定的な固定のための固定プレート223が更に備えられることもできる。
また, 前記下部チャンバユニット220を構成する下部ベース221と下部チャンバプレート222 の間にはシール部材(以下, “第2 シール部材”であると言う)224が備えられて、前記第2 シール部材224を基準に下部チャンバプレート222 内側の下部ステージ240が備えられる空間とその外郭側の空間の間が遮断される。
この時, 前記サポート部225はその一端が前記下部チャンバプレート222の底面に固定され, その他端は下部ベース221の底面に固定された部位から水平方向に自由に移動可能になるように装着される。このようなサポート部225は前記下部チャンバプレート222が前記下部ベース221から自由にすることで前記下部チャンバプレート222の前後及び左右移動が可能となる。
前記構成で第1シール部材213及び第2シール部材224はガスケットや0リングなどのような密封のための材質からなる。
即ち、前記チャンバ移動手段はベースフレーム100に固定された駆動モーター310と, 前記駆動モーター310に軸結合された駆動軸320と, 前記駆動軸320に対して垂直な方向に立てられた状態で、前記駆動軸320から駆動力を伝達されるように繋がれた連結軸330と, 前記駆動軸320と前記連結軸330とを連結する連結部340 そして, 前記連結軸330の先端に装着されたジャッキー部350を含めて構成される。
また, 前記駆動軸320は前記駆動モーター310の二つの軸に対して水平方向に駆動力を伝達するようにそれぞれ繋がれ, 前記連結軸330は前記駆動軸320に対して垂直方向に駆動力を伝達するように繋がれる。
前記連結軸330の先端に装着されたジャッキー部350は上部チャンバユニット210と接触した状態で前記連結軸330の回転方向によって、上向き、あるいは下向きに移動しながら前記上部チャンバユニット210を移動させる役目を遂行し, 通常のナットハウジングのような構成を成す。
そして, 前記各ステージ230、240は各チャンバユニット210、220に固定される固定プレート(231,241)と, 各基板が固定される吸着プレート232、242そして, 前記各固定フレート(231,241)と吸着プレート232、242 の間に備えられた多数の固定ブロック(233,243)を含めて構成される。
この時, 前記各吸着プレート232、242は高分子系列のポリイミド(polyimide)で形成され, 静電力によって各基板を固定する静電チャック(ESC:Electro Static Chuck)で構成される。
図4A及び図4Bは本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の各ステージ内部構造に対する詳細構成図である。
前記各吸着プレート232、242には, 図4A及び図4Bのように, 真空吸入力を伝達する多数の真空ホール232a、242aが形成され, 前記それぞれの真空ホール232a、242aは各ステージ230、240ごとに形成された真空管路271、272に付いて連通され, 前記各真空管路271、272片側には基板を真空吸着するための真空ポンプ手段622が設置されている。
そして, 前記密封手段は下部チャンバユニット220の下部チャンバプレート222の上面に付いて任意の高さに突出するように装着された0-リング(O-ring)(以下, “第3シール部材”と言う)250からなり, 前記第3シール部材250は通常のゴム材質からなる。
そして, 前記各低真空チャンバユニット410、420はその内部は真空状態を成す空間を持つように形成され、前記上部チャンバユニット210の上面及び下部チャンバユニット220の底面にそれぞれの一面が密着される。
この時, 前記それぞれの低真空チャンバユニット410、420はその中央部位に行けば行くほど徐々に内部空間が大きくなるように形成される。
即ち、本発明の実施例では一対の低真空チャンバユニット410、420を更に備えて真空状態を成す空間が二重になるようにすることで各ステージ230、240が撓むことを最大限防止するようにする。
そして, 前記アライン手段500は各ステージ230、240に固定される各基板110、120間の位置整列のために使われ, 下部ステージ240の位置変動は発生しないようにするものの, 下部チャンバユニット220を移動させて上部ステージ230の位置変動を遂行することで各基板110、120間の位置整列が遂行されるようにする。
前記各リニアアクチュエータ510は上部チャンバユニット210のまわりに沿って装着され, 移動軸511を下向きに移動させて前記移動軸511が下部チャンバユニット220の下部チャンバプレート222の収容ホーム222aに収容されるように動作する。
これと共に, 前記リニアアクチュエータ510は下部ステージ240の傾いた程度と等しく上部ステージ230が傾くように補正して各ステージ230、240の作業面が互いに水平を成すようにする。
この時, 前記各収容ホーム222aは前記各移動軸511の先端形状に対応するように形成する。 即ち、前記各移動軸511の底面及び前記各収容ホーム222aの内面をその中央側に行けば行くほど徐々に下向きに傾くように形成するのである。
また, 前記各アラインカメラ520は上部チャンバユニット210あるいは, 下部チャンバユニット220を貫通して各ステージ230、240に固定される基板(図示せず)のアラインマーク(図示せず)を観測することができるように装着され, 少なくともふたつ以上が前記上部ステージ230及び下部ステージ240に固定される各基板の少なくとも対角した二つの角を観測するように位置される。
前記各カム530は, 図5のように, 下部チャンバユニット220のまわりの面に密着された状態で回転可能に備えられる。このような前記各カム530は全3個で構成され, 前記3個のカム530のうち、2個は前記下部チャンバユニット220のいずれか一つの長辺の両側にそれぞれ一つずつ備えられ, 残り一つはいずれか一つの短辺の中央側に備えられて前記下部チャンバユニット220を前後及び左右方向に移動可能とする。
そして, 前記真空ポンピング手段610、621、622は少なくともいずれか一つのチャンバユニット210、220に備えられ, 各チャンバユニット210、220の内側空間を真空にする役目を遂行する。
図6を参照して前記真空ポンピング手段をより具体的に説明すれば次の通りである。
まず, 前記真空ポンピング手段610、621、622は一つの高真空ポンプ(TMP;Turbo Molecular Pump)610と, 二つの低真空ポンプ(Dry-Pump)621、622を含めて構成される。
これと共に, 他の一つの低真空ポンプ(以下, “第2低真空ポンプ”と言う)622は上部チャンバユニット210の側部及び下部チャンバユニット220の側部を貫く低真空チャンバ配管641、642と, 各基板の真空吸着のために各ステージ230、240内部に形成された管路271、272 及び基板吸着用配管650にそれぞれ繋がれる。
この時, 前記高真空チャンバ配管630には圧力センサー670が備えられて各基板が固定される空間内部の圧力を測定する。
これと共に, 前記第2 低真空ポンプ622が連通される各配管641、642、650はベントのための配管でも使われ, 前記ベントの時には真空状態を成す各チャンバユニット210、220の内側空間が大気圧状態に変更されることができるようにガス(例えば,N2 ガス)が注入される。
図7は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置のサポート手段に対する装着状態をあらわした概略的な斜視図である。
前記サポート手段は前記下部ステージ240を貫いて上向きに突出するように構成され、前記下部ステージ240にローディングされる基板120を安着させる役目、及び前記下部ステージ240に安着された貼り合せ基板110、120をアンローディングするための役目を遂行する。
このような, サポート手段は図7のように、最小限基板120が支持される場合それが垂れるのを防止できる程度の厚さを持つピン形態のリフトピン710と, 前記リフトピン710を上昇させるアクチュエータ720からなり, この時, 前記リフトピン710は基板110、120をローディングするローダー部910の移動経路に干渉を与えないようにその中央部分を下向きに折り曲げる。
そして, 前記光硬化手段は少なくともいずれか一つのチャンバユニット210、220を貫いて装着され, 各ステージ230、240に固定される基板110、120のシール剤塗布領域を臨時硬化する役目を遂行する。
また, 本発明の実施例では下部チャンバユニットの下部チャンバプレート222表面に各チャンバユニット210、220の間の間隔確認のための間隔確認センサー920を更に備えて各基板110、120の間の貼り合せ工程が進められる途中、上部チャンバユニット210の移動に対するエラーを予め確認するようにする。
図8は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、ローダー部が搬入される過程をあらわした構成図である。
図9及び図10は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で第1 基板が上部ステージに固定される状態をあらわした構成図である。
図14及び図15は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、基板間貼り合せのための過程をあらわした構成図である。
図16ないし図18は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、張り合わされた基板のアンローディング過程をあらわした構成図である。
図19ないし図21 は張り合わされた基板のアンローディング過程に対する他の実施例をあらわした構成図である。
先ず, シール剤が塗布された第1 基板110と液晶が滴下された第2 基板120が他の工程ラインによって用意される(図22の1S段階)。ここで, 第1 基板110は薄膜トランジスターアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板中の一つで, 前記第2基板120は残り基板である。ここで, 前記シール剤では熱硬化性シール剤, UV硬化性シール剤, そしてUV及び熱硬化性シール剤が使われる。
前記第1, 第2基板110、120を貼り合せ装置にローディングする(図22の 2S段階)。
即ち、図3のような最初の状態で図8のようにローダー部910によってシール剤(図示せず)が塗布された第1基板110が前記各チャンバユニット210、220 の間の空間内部に搬入される。この時, 前記シーラントが塗布された部分が下方向に向かうように搬入され, もし, 第2 基板にシール剤が形成されて液晶も滴下された場合にはシール剤が形成されない第1基板を搬入する。
この時, 前記第1基板110が上部ステージ230に附着する過程は、前記真空吸着及び静電吸着を同時に遂行して附着することもでき, 真空吸着を先に遂行した後、静電吸着を遂行して附着することもでき, 静電吸着を先に遂行した後真空吸着を遂行して附着することもできる。
以後, 前記ローダー部910は, 図11のように, 再搬入が行われつつ液晶が滴下された第2基板120を各チャンバユニット210、220の間の空間内部に搬入する。もちろんシール剤が形成されて液晶が滴下された基板であることもある。
もし、前記の過程で上部チャンバユニット210が下部チャンバユニット220に対して水平を成していなかったら, 各移動軸511が各収容ホーム222aの内面に順次に接触する。
これと共に, 前記各ステージ230、240に附着した各基板110、120は前記した上部チャンバユニット210の重さ及び大気圧によって一定部門の加圧が行われる。
前記密閉されたチャンバを真空にする(図22の4S段階)。
これと共に, 前記低真空ポンプ621の駆動及び圧力センサー660による圧力測定によって前記各基板110、120に備えられた空間が任意の圧力まで真空になったと判断されれば, 高真空ポンプ610が駆動して前記空間を完全に真空にする。
前記高真空ポンプ610が駆動する時には、前記低真空ポンプ621の駆動は止められるが、これは前記高真空ポンプ610と前記低真空ポンプ621が等しい配管630を使うからである。
図23aないし23cは本発明による整列方式を説明するためのマーク(Rough Align Mark)説明図で, 図24aないし24cは本発明による整列方式を説明するための小マーク(Fine Align Mark) 説明図であり, 図25は本発明による整列時カメラのフォーカシング位置説明図である。
これは, 各アラインカメラ520が各基板110、120に形成された各アラインマークを観測して各基板110、120の間の偏差量を確認し, 前記偏差量を基準で上部ステージ230が移動しなければならない距離を確認した後、各カム530の回転量を操作することで下部チャンバプレート222を移動させて遂行される。
前記のような各基板間位置整列過程は、単純に一回の整列だけに終わるものではなく, 各基板に形成されたアラインマークが大マーク(rough mark)及び小マーク(fine mark)など二つの種類に区分されていたら、大マークを利用した概略的なアラインの遂行後小マークを利用した精密なアラインを遂行する。
この時, 前記第1ガラス基板110と第2ガラス基板120の間隔は少なくとも3段階に可変させて小マークを整列させる。即ち、一番目の段階は第1ガラス基板110のシール剤と第2ガラス基板120の液晶が互いに第2基板120または第1基板110にコンタクトしない程度の間隔(例えば, 200nm程度)になるように前記上部ステージ230を降ろして小マークを整列させる。
三番目, 前記上部ステージ230を前記二番目より更に降ろして, 例えば二つの基板の間隔を約100nm程度にして, 小マークを整列させる。
前記のように3段階で小マークを整列させることができ, 前記二番目及び三番目を略して一番目だけでも充分に小マーク整列が行われ, 二番目及び三番目で二つの基板がシール剤または液晶によって互いにコンタクトされても既に一番目の小マーク整列段階で充分に整列されているので液晶及びシール剤に損傷を与えない。
この時, 上部ステージ230に附着していた第1基板110は前記上部ステージ230から離れて下部ステージ240に附着していた第2基板120と所定の程度だけ張り合わされた状態を維持する。
勿論, 前記上部チャンバユニット210の上昇距離は各チャンバプレート212、222内部の空間が第3シール部材250によって外部環境と密閉された状態を維持することができるほどに微細な高さだけ上昇しなければならない。
この状態でアラインカメラ520によって再び各基板110、120の間の位置整列に対する確認が行われ, この場合には各基板110、120に形成された小マークを利用してその位置整列の確認が行われる。
そして, 前記位置整列の確認結果各基板110、120の間の位置整列が正確に行われたら各基板110、120が位置した空間のベントが遂行される(図22の6S段階)。
先ず,N2 ガスを第2真空ポンプ622に繋がれた真空管路271、272と前記上下部ステージ230, 240の各吸着プレート232,242に形成された真空ホール232a、242aを前記空間内に注入させる。即ち、図6で, 開閉バルブ666,667,668を開放して前記真空ホール232a、242aを通じて前記空間内にN2 ガスを注入する。この時前記真空ホール232a、242aを通じてN2 ガスが供給されるので、以前の工程でシール剤によって二つの基板が貼り合わされなかった場合にもシール剤によって前記第1, 第2基板110、120を貼り合わされる。
そして, 前記低真空チャンバ配管641、642、650を通じてN2ガスを前記空間内に注入することで前記空間は大気圧状態になる。
この時, 前記シール剤によって二つの基板110、120が貼り合せられて内部空間が密閉されていて、前記シール剤に張り合わされた各基板110、120の間の空間は真空状態なので、前記各基板110、120間及び外部との気圧差によって前記各基板110、120は更に加圧されて完全な貼り合せが行われる。
前記UVの照射工程は, シール剤形成時, 実際二つの基板を貼り合せてその内部に液晶を充填するメーンシール剤と、前記メーンシール剤を保護するか別に二つの基板を固定するためのダミーシール剤を形成する場合, 前記ダミーシール剤にUVを照射してベント時の衝撃によって整列された第1, 第2基板110、120が誤整列されることを防止する。もちろんダミーシール剤が別に形成されない場合には前記メーンシール剤に部分的にUVを照射して部分的に二つの基板を固定させる。この時, UVの照射は UV 照射部800を利用して少なくとも10ポイント(望ましくは14ポイント)でUVを照射する。
即ち、UVの照射工程は, ベント工程前にするか, ベント工程後にするか, ベント工程前後に行うことができる。
前記のようにベント工程によって二つの基板が貼り合わされれば、前記張り合わされた基板をアンローディングする(図22の7S段階)。
第一に, 下部ステージ240は静電力提供のための電源をオフ(OFF)にした状態で, 上部ステージ230が前記張り合わされた基板110、120を真空及び静電吸着して, 図15に図示したように, 上部チャンバユニット210が上昇する。 この時の上昇距離はローダー部910の搬入に干渉を与えない程度の高さである。
以後, 図18のように前記リフトピン710が下向き移動しながら前記張り合わされた基板110、120は前記ローダー部910に載せられて, 続いて前記ローダー部910の搬出が行われることで前記張り合わされた基板110、120のアンローディング過程が完了する。
第二に, 図示した図19のように, 上部チャンバユニット210は第 1基板を吸着していた真空吸着力及び静電吸着力が除去された状態で最初の大気位置に上昇した状態で, 図20のように, リフトピン710が下部ステージ240から自由になった張り合わされた基板を上昇させた後, 図21のようにローダー部910が搬入され, 図18のようにリフトピン710が下降した後、前記ローダー部910が再び搬出して張り合わされた基板をアンローディングする。
210 上部チャンバユニット
220 下部チャンバユニット
230 上部ステージ
240 下部ステージ
250 第3 シール部材
310 駆動モーター
320 駆動軸
330 連結側
340 連結部
350 ジャッキー部
410、420 低真空チャンバユニット
510 リニアアクチュエータ
520 アラインカメラ
530 カム
540 復元手段
610 高真空ポンプ
621 第1低真空ポンプ
622 第2低真空ポンプ
630 高真空チャンバ配管
641、642 低真空ポンプ配管
650 基板吸着用配管
710 リフトピン
800 UV 照射部
910 ローダー部
Claims (51)
- 外観を成すベースフレームと;
前記ベースフレームに装着される下部チャンバユニット及び前記ベースフレームから自由な状態で前記下部チャンバユニットの上側に位置する上部チャンバユニットと;
前記ベースフレームに備えられて前記上部チャンバユニットを上下移動させるチャンバ移動手段と;
前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージと; そして,
少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージが装着される空間とその外側空間を互いに密閉する密封手段とを含めてなる液晶表示素子製造装置。 - 前記上部チャンバユニットは、
外部環境に露出する上部ベースと,
前記上部ベースの底面に固定し, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなっている上部チャンバプレートとを含めて構成される請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記上部ステージは前記上部チャンバユニットに固定される請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。
- 前記下部チャンバユニットは、
ベースフレームに固定された下部ベースと,
前記下部ベースの上面に前後及び左右方向へ移動可能に装着され, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなる下部チャンバプレートとを含めてなる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記下部ベースと下部チャンバプレートの間には、
前記下部チャンバプレートの内部空間と外部環境との間の密封が行われるようにシール部材が備えられる請求項4に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記下部チャンバユニットの内部に備えられる下部ステージは、
前記下部チャンバユニットの下部ベースに固定される請求項4に記載の液晶表示素子製造装置。 - チャンバ移動手段は、
ベースフレームに固定された駆動モーターと,
前記駆動モーターに軸結合された駆動軸と,
一端は上部チャンバユニットに繋がれ, 他端は前記駆動軸から駆動力を伝達されるように繋がれた連結側と,
前記駆動軸と前記連結側を連結する連結部と、そして、
前記連結側に結合されるジャッキーとを含めてなる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記駆動モーターはベースフレームの内側底部に位置して地面と水平に軸が突出するように装着され,
前記駆動軸は前記駆動モーターに対して水平方向に装着され,
前記連結側は前記駆動軸に対して垂直方向に装着される請求項7に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記連結部は、
水平方向に伝達する駆動力の回転力を垂直方向に向けて装着された連結側に伝達するためのベベルギアからなる請求項8に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記上部ステージ及び下部ステージは、
各チャンバユニットに固定される固定プレートと,
各基板が固定される吸着プレートと、そして,
前記固定プレートと吸着プレートとの間に備えられた多数の固定ブロックとを含めてなる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記各ステージを構成する吸着プレートは、
高分子系列のポリイミドで形成され, 静電力によって各基板を固定する静電チャックからなる請求項10に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記各ステージを構成する吸着プレートには、
別途の低真空ポンプから発生した空気吸入力を伝達する多数の真空ホールが形成される請求項10に記載の液晶表示素子製造装置。 - 密封手段は、
下部チャンバユニットの上面に付いて任意の高さに突出するように装着された0-リングからなる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 上部チャンバユニットの上面及び下部チャンバユニットの底面には内部空間が真空状態を成す低真空チャンバユニットがそれぞれ更に備えられて行われる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。
- 前記各低真空チャンバユニットは、
前記上部チャンバユニットの上面及び下部チャンバユニットの底面にそれぞれの片側面が密着するように形成される請求項14に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記各チャンバユニットには、
各ステージに固定される各基板間の位置整列のためのアライン手段が更に備えられる請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記アライン手段は、
下部チャンバユニットのまわりの面に密着した状態で回転可能に備えられた多数のカムと,
前記各カムの隣接部位に備えられて前記カムにより下部チャンバユニットが押される方向とは反対方向に復元力を提供する多数の復元手段と,
一端は前記上部チャンバユニットに固定されて移動軸を下向きに移動する多数のリニアアクチュエータとを含めてなる請求項16に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記カムは全3個で構成される請求項17に記載の液晶表示素子製造装置。
- 3個のカムの中で2個のカムは前記下部チャンバユニットのいずれか一つの長辺の両側にそれぞれ一つずつ備えられ, 残り一つのカムはいずれか一つの短辺の中央側に備えられる請求項18に記載の液晶表示素子製造装置。
- 各復元手段は、
一端がベースフレームにそれぞれ繋がれ, 他端は前記下部チャンバユニットのまわりの面にそれぞれ繋がれる復元スプリングからなる請求項17に記載の液晶表示素子製造装置。 - 各リニアアクチュエータは、
上部チャンバユニットの四つの角にそれぞれ一つずつ備えられる請求項17に記載の液晶表示素子製造装置。 - 各リニアアクチュエータの移動軸の先端形状と各収容ホームの形状が互いに対応した形象を持ちながら、その中央側に行けば行くほど徐々に下向きに傾くように形成される請求項17に記載の液晶表示素子製造装置。
- 各リニアアクチュエータには、
ロードセルがそれぞれ装着される請求項17に記載の液晶表示素子製造装置。 - 少なくともいずれか一つのチャンバユニットには、
各チャンバユニットの内側空間を真空にする真空ポンピング手段が更に含まれて構成される請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記真空ポンピング手段は、
一つの高真空ポンプと, 二つの低真空ポンプを含めてなる請求項24に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記高真空ポンプの配管は上部チャンバユニットの中央部位を貫通して繋がれる請求項25に記載の液晶表示素子製造装置。
- 前記下部チャンバユニットには、
前記下部ステージを貫通して上向きに突出するように構成されてローディングされる基板が安着されるサポート手段が更に含まれて構成される請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - いずれか一つのチャンバユニットには、
各ステージに固定される基板の臨時硬化を遂行する少なくとも一つ以上の光硬化手段が更に含まれて構成される請求項1に記載の液晶表示素子製造装置。 - 前記光硬化手段は、
UVの照射を遂行するUV照射部からなる請求項28に記載の液晶表示素子製造装置。 - 外観を成すベースフレームと, 前記ベースフレームに装着されて相互結合される上部チャンバユニット及び下部チャンバユニットと, 前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージ、及び少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージの内側空間と外側空間を互いに密閉する密封手段を備えた液晶表示素子製造装置を利用した液晶表示素子製造方法において,
前記第1基板及び第2基板を前記上下部ステージにローディングする工程と;
前記上部チャンバユニットを降ろし、前記密封手段によって各ステージの内側空間と外側空間を互いに密閉する工程と;
前記密閉された空間を真空にする工程と;
前記上部チャンバユニット及び上部ステージを移動させて第1, 第2基板を整列させる工程と;
前記第1, 第2基板をシール剤によってコンタクトさせる工程と;
前記コンタクトされた第1, 第2基板を加圧するために前記密閉された空間をベントさせる工程と;そして、
前記加圧された第1, 第2基板をアンローディングする工程とを備えて構成される液晶表示素子製造方法。 - 前記第1基板はシール剤が形成された基板で, 第2基板は液晶が滴下された基板である請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記シール剤はUV光景火星シール剤, 熱硬化性シール剤, そしてUV及び熱硬化性シール剤を具備する請求項31に記載の液晶表示素子製造方法。
- 第2基板はシール剤及び液晶が形成された基板である請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記第1基板は薄膜トランジスターアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板中の一つで, 前記第2基板は残り基板である請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記ローディングする工程は, 上下部ステージが真空吸着及び静電吸着を利用して各基板を固定する請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記上下部ステージは, 真空吸着を先に遂行した後、静電吸着を遂行する請求項35に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記空間を真空にする工程は, 低真空と高真空の2段階で遂行される請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記整列させる工程は, 前記大マーク整列と小マーク整列の2段階で進行し, 前記小マーク整列は前記大マーク整列時より、基板間隔を更に狭くして前記基板の間隔を可変させて整列させる請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記大マーク整列は, 基板の対角線方向の少なくとも2ポイントでカメラによって整列させ, 前記小マーク整列は基板の各角部分でそれぞれカメラを利用して整列させる請求項38に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記小マークの整列は, 前記基板の間隔を少なくとも2段階に可変させて整列させ, 一番目の段階は第1ガラス基板と第2ガラス基板が互いにコンタクトしないように前記上部ステージを降ろして小マークを整列させ, 二番目の段階は基板の撓み現象によって第1、第2基板の一部分が互いにコンタクトできるように前記上部ステージを更に降ろして小マークを整列させる請求項38に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記大マーク及び小マーク整列時、各カメラのフォーカシング方法は, 第1、第2ガラス基板の間の中間に焦点を合わせて整列するか, 各カメラの焦点距離を移動させて第1ガラス基板と第2ガラス基板のマークを交互に焦点を合わせて整列させる請求項39に記載の液晶表示素子製造方法。
- 上部ステージの吸着力をオフにして前記上部チャンバユニットを所定の高さだけ上昇させた後, 前記第1, 第2基板の整列を確認して再び整列させる工程を更に含む請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記整列確認は小マークを利用する請求項42に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記ベント工程は前記上下部ステージに形成された真空ホームを通じてN2 ガスを密閉された空間に1段階注入し, 大気圧状態になるように低真空チャンバ配管を通じてN2ガスを2段階供給する請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記ベント工程の前に, 前記シール剤に部分的にUVを照射して前記第1, 第2基板を部分的に固定する工程を更に含む請求項32に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記UVの照射は少なくとも10個所以上で照射する請求項45に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記ベント工程後に, 前記シール剤に部分的にUVを照射して前記第1, 第2基板を部分的に固定する工程を更に含む請求項32に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記アンローディングする工程は, 加圧された第1, 第2基板を上部ステージが吸着した状態で上昇してローダー部が搬入されて加圧された基板をアンローディングする請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。
- 前記アンローディングする工程は, 加圧された第1, 第2基板を上部ステージが吸着した状態で上昇する工程と,
前記下部ステージに凹んでいるリフトピンを上昇させて前記基板を支える工程と,
ローダー部が搬入され前記リフトピンが降りて前記加圧された基板を前記ローダー部に載せられて前記ローダー部を搬出する工程とを備えて行われる請求項30に記載の液晶表示素子製造方法。 - 前記アンローディングする工程は, 前記下部ステージに凹んでいるリフトピンが加圧された基板を上昇させる工程と,
ローダー部が搬入されて前記リフトピンが降りて前記ローダー部に前記加圧された基板が載せられるようにする工程と,
前記ローダー部が搬出される工程とを備えて行われる請求項30に記載の液表示素子製造方法。 - 前記加圧された基板がアンローディングされる前に, 次の貼り合せが進行する基板が前記上部ステージにローディングされる工程を更に含む請求項50に記載の液晶表示素子製造方法。
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