JP2006126784A

JP2006126784A - 基板製造装置

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Publication number: JP2006126784A
Application number: JP2005185532A
Authority: JP
Inventors: Koei Park; 光榮朴; Sung-Jin Lee; 成進李; Seikyoku Kim; 正旭金; Taigen Kim; 泰鉉金; 祥佑 ▲ペ▼; Shoyu Pe; Shunko Ri; 俊昊李; Min-Young Won; 敏榮元
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: KR20060038820A; JP4398409B2; KR100609897B1

Abstract

【課題】構造が簡単で、液晶塗布後に合着工程が直ちに行え、塗布される液晶量の精密な調節ができる基板製造装置を提供する。
【解決手段】本発明は、液晶塗布工程と合着工程とを同時に行うことができる基板製造装置に関し、フレームと；前記フレームに設けられ、第１基板を支持する下部ステージと、前記下部ステージと対向するように第２基板を支持する上部ステージを有するステージ部と；前記第１基板と前記第２基板の合着のために、前記下部ステージと前記上部ステージを相互接近及び離隔させる垂直駆動部と；前記第１基板に液晶を塗布するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記第１基板の板面に沿って水平移動させるヘッド駆動部を有する液晶塗布装置と；前記垂直駆動部及び前記液晶塗布装置を制御する制御部を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＣＤ基板の製造装置に係り、より詳しくは、基板への液晶塗布と合着の工程を同時に行える基板製造装置に関する。

ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)の製造工程は、第１基板にＴＦＴ(Thin Film Transistor)のような駆動回路を形成する工程、第２基板にカラーフィルターを形成する工程、前記第１基板に液晶を塗布する工程、及び前記第１基板と第２基板とを合着する工程から構成される。

ここで、前記第１基板に液晶を塗布する工程は、一般に、液晶滴下装置を利用して第１基板上で水平移動しながら液晶を一定の間隔で滴下する方法による。そして合着工程は、前記液晶が滴下された第１基板と前記第２基板が上下部に位置するように、基板合着装置にローディング(loading)して接触させ、圧力を加えて合着させるものである。

しかし、前記のように液晶塗布工程と合着工程とが別途に行われる場合には、工程間環境変化によって異物が入る可能性が高いだけでなく、工程間の移送時間に滴下された液晶の周縁部分が蒸発して、第１基板上に染みが発生するという問題があった。

このような問題点を改善するために、韓国特許出願第2000-0015984号では、「基板の組立装置」を開示している。前記発明は、図１に示すように、液晶滴下部１０と基板接合部２０が隣接して配置されており、ＸＹθステージ３０が駆動モータ４１によって架台４０上で移送されながら液晶滴下部１０と基板接合部２０に各々位置して、当該作業を行うようにしている。ＸＹθステージ３０は第１基板１を支持するだけでなく、第１基板１をＸ及びＹ方向に移動させるように備えられ、液晶の滴下が基板全面に均等に分布できるようにする。ＸＹθステージ３０が基板接合部２０に移送されれば、基板接合部２０の上チャンバーユニット２１が下降しながらＸＹθステージ３０の下チャンバーユニット３１と合体して真空チャンバーを形成する。前記真空チャンバー内部で加圧板２３の加圧によって第１基板１と第２基板２が合着する。
韓国特許出願第2000-0015984号明細書

しかし、前記発明の場合、第１基板１の移送のためにはＸＹθステージ３０全体が移送されるので、装備が大型化し、このような基板組立装置を大面積基板の製造工程に適用するには、設備、空間及び費用などの面において現実的に容易に実現することが困難であった。また、ＸＹθステージ３０の移送に長い時間がかかって生産性が低下するという問題があった。また、液晶滴下部１０で第１基板１がＸＹθステージ３０上でＸＹ方向に移動しながら液晶が滴下するので、以後の基板間合着のためにステージ上で第１基板１を整列させるのが難しいという問題があった。

そこで、本発明の目的は、液晶塗布工程と基板合着工程とが一つの装置で行われる基板製造装置であって、構造が簡単で、空間的に効率的であり、液晶塗布及び基板移送が迅速に行える基板製造装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、フレームと；前記フレームに設けられ、第１基板を支持する下部ステージと、前記下部ステージと対向するように第２基板を支持する上部ステージとを有するステージ部と；前記第１基板と前記第２基板の合着のために、前記下部ステージと前記上部ステージを相互接近及び離隔させる垂直駆動部と；前記第１基板に液晶を塗布するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記第１基板の板面に沿って水平移動させるヘッド駆動部を有する液晶塗布装置と；前記垂直駆動部及び前記液晶塗布装置を制御する制御部と、を含む基板製造装置を提供する。

ここで、前記液晶塗布装置は、前記ヘッド部によって塗布された液晶の状態を撮像する撮像装置をさらに備え、前記制御部は前記撮像装置によって撮像されたイメージに基づいて前記塗布された液晶が適正であるか否かを判断し、前記適正可否の判断に基づいて前記ヘッド部の移送速度を調節するために前記ヘッド駆動部を制御するようにすることができる。

そして、前記撮像装置は、前記ヘッド部に装着される第１カメラを含むようにすることができ、この場合、前記液晶塗布装置は、前記基板と平行に配置されて前記フレームによって支持され、テスト用液晶塗布が施されるパージプレートをさらに含むこともできる。

また、前記撮像装置は、前記フレームによって支持され、前記パージプレートに塗布される液晶の状態を撮像する第２カメラを含むこともできる。この場合、前記フレームは、前記第２カメラと結合し、前記第２カメラが前記パージプレートに沿って往復移送できるようにする移送ガイドと、前記第２カメラの往復移送を駆動するカメラ駆動部とを含むことができる。

一方、本発明において、前記下部ステージは、前記第１基板を垂直移送する複数のリフトピン、及び前記リフトピンを駆動させるリフト駆動部をさらに備え、前記制御部は前記リフト駆動部を制御するようにすることができる。この場合、前記リフトピンによって上昇する基板を収容し、前進及び後退駆動が可能となるように備えられた基板回収リンクと；前記基板回収リンクの上部に備えられ、第１基板を前記リフトピンに供給する第１基板供給リンクと；前記第１基板供給リンクの上部に備えられ、第２基板を前記上部ステージに供給する第２基板供給リンクと；前記各リンクを駆動する基板移送駆動部とを含む基板移送ロボットをさらに備えることができ、前記基板移送ロボットに加え、前記基板製造装置には前記基板移送ロボットの各基板供給リンクが垂れ下がることを防止するための支持手段をさらに備えることができる。ここで、前記支持手段は、前記液晶塗布装置のヘッド部にヒンジ結合されたリンク、及び前記リンクを回転駆動させるリンク駆動部で構成され、前記制御部は前記リンク駆動部を制御するようにすることができる。

一方、本発明で前記フレームは、空気排出管及び真空装置が具備された真空チャンバーを含むことができる。または、その代わりに、前記下部ステージと前記上部ステージのうちのいずれか一つにシーリング壁が備えられ、他の一つに前記シーリング壁に対応するシーリング部材が備えられ、前記下部ステージまたは前記上部ステージに空気排出管と真空装置が備えられ、前記下部ステージと前記上部ステージとが接近することによって、前記下部ステージ、前記上部ステージ、前記シーリング壁、及び前記シーリング部材が真空チャンバーを形成するようにすることも可能である。

以上、説明したように、本発明による基板組立装置によれば、液晶塗布工程と基板合着工程とが一つの装置で行われることによって、構造が簡単で、小さい空間を占めて空間的に効率的であり、また、基板に液晶が塗布された後直ちに合着工程が実施でき、塗布される液晶量の精密な調節ができる、という効果がある。

以下、添付図面を参照して、本発明について詳細に説明する。

本発明による基板製造装置の第１実施例は、図２に示すように、構成要素各部分を支持するフレーム１００と、フレーム１００に設けられ、上下に対向する下部ステージ２１０と上部ステージ２２０からなるステージ部２００と、上部ステージ２２０を上下に移送させる垂直駆動部３００と、下部ステージ２１０の一側に具備された液晶塗布装置４００と、前記各構成部を制御する制御部(図４の５００参照)とを含む。

下部ステージ２１０と上部ステージ２２０には各々静電チャック(Electrostatic Chuck)２１１,２２１が備えられ、各々基板１,２を吸着支持する。そして、上部ステージ２２０の枠組み部分にはシーリング壁２２２がスライド結合され、下部ステージ２１０の枠組み部分にはシーリング壁２２２に対応してシーリング端部２１２が形成されている。これにより、基板１,２の合着の際に上部ステージ２２０が下降した状態でシーリング壁２２２がスライドしてシーリング端部２１２と接触し、この状態で下部ステージ２１０の真空ポンプ２１３を作動させステージ２１０,２２０内部が真空チャンバーを形成するようにする。

下部ステージ２１０は４つのガイドウェイセット２１４によって底面が支持されており、周囲部が複数のアクチュエータ(図示せず)によって支持されている。下部ステージ２１０は前記複数のアクチュエータの駆動によってガイドウェイセット２１４上で一定の範囲内で回転及びスライドする。

また、下部ステージ２１０にはリフト２１５が備えられ、下部ステージ２１０によって支持される基板１を上昇及び下降させる。

液晶塗布装置４００は、図３に示すように、下部ステージ２１０の両側端部に具備された移送レール部４０１と、各移送レール部４０１上でＸ方向にスライドするＸ軸ガイド４１１と、その上部に固定結合されたビーム形状のＹ軸ガイド４１２と、Ｙ軸ガイド４１２上でＹ方向にスライドするヘッドプレート４２１と、ヘッドプレート４２１の下端部に固定された複数のジェットヘッド４２２と、各ジェットヘッド４２２の吐出液晶を撮像する複数の第１カメラ４２３とで構成される。したがって、ジェットヘッド４２２は第１基板１上部で前後(Ｘ方向)及び左右(Ｙ方向)への移送が可能であり、ジェットヘッド４２２に具備された複数のノズルを通じて液晶が吐出される。ここで、Ｘ軸ガイド４１１とヘッドプレート４２１の駆動は、別途に具備された駆動部(図示せず)による。また、前記駆動部及びジェットヘッド４２２の作動は、制御部(図４の５００参照)によって制御される。それぞれのジェットヘッド４２２には２５６個のノズルが備えられていて、前記各ノズルごとに制御部５００によって個別的に制御される。

また、ヘッド部４２０には、ジェットヘッド４２２の液晶塗布状態をリアルタイムで測定するための複数の第１カメラ４２３が取り付けられている。第１カメラ４２３は対象ジェットヘッド４２２のノズルから第１基板１に吐出された液晶を撮像する。第１カメラ４２３によって撮像された液晶の映像は制御部(図４の５００)に伝送され(図４参照)、制御部５００では第１カメラ４２３から受信された映像に基づいて、ジェットヘッド４２２の各ノズルを通じた液晶の吐出有無を判断する。実際にノズルから液晶が吐出されない場合には、第１基板１上でライン状に観察される。

制御部５００は前記液晶が吐出されないライン個数を判断し、一応塗布が完了した後、前記塗布されないライン部分に対して再塗布を施すようにする。つまり、ヘッド部４２０を回送させながら吐出されないノズルの個数だけ隣接する他のノズルを作動させる。一方、一つのジェットヘッド４２２に具備された全てのノズルが作動しない場合には、第１基板１上で帯状に観察され、この場合にはＹ軸ガイド４１２を駆動して、隣接するジェットヘッド４２２をＹ方向に一定のピッチで移動させた後、前記帯部分に吐出するようにする。

第１カメラ４２３は、ジェットヘッド４２２の装着された個数だけ複数個設けることもできるが、一つだけ設けて使用することも可能であり、作動上の便宜及び視野角の確保のために、水平方向(Ｙ方向)及び垂直方向(Ｚ方向)へ移送されるようにすることができる。

一方、Ｙ軸ガイド４１２には、図５に示すように、３つの支持リンク４１３がヒンジ結合されている。支持リンク４１３は基板移送ロボット６００から突出する基板移送リンク６１０の自由端部が垂れ下がる現象を防止するために、基板移送リンク６１０によって支持される基板の一端部を支える。支持リンク４１３の駆動はリンク駆動部(図示せず)により、前記リンク駆動部は制御部(図４の５００)によって制御される。

一方、図３に示すように、下部ステージ２１０の一側にはパージプレート４３０が備えられている。パージプレート４３０は液晶の試験吐出のためのものであって、液晶を第１基板１に塗布する前または塗布後の基板の交換時に吐出量をテストすることができるようにする。

また、パージプレート４３０の一側には第２カメラ４４０がさらに備えられていて、第２カメラ４４０がパージプレート４３０に沿って移動しながら撮像することができるように、フレーム１００に移送ガイド１０１及び駆動手段(図示せず)をさらに備えている。ここで、第２カメラ４４０は、パージプレート４３０にテスト塗布される液晶の過不足及び吐出有無を測定して、ノズル噴射量及びヘッド部４２０の移送速度を計算するのに使用される。つまり、第２カメラ４４０を通じてパージプレート４３０上にテスト塗布された液晶の映像が制御部５００に伝送されれば(図４参照)、制御部５００は前記伝送された映像を通じて液晶量を計算する。制御部５００には多様な液晶の吐出された形状に対応する液晶量がデータベースとして備えられていて、前記伝送された映像を前記データベースとマッチングさせる方法によって液晶量の測定が行われる。

制御部５００は、前記測定された液晶量と第１基板１上に塗布する総液晶量とを比較して、総液晶吐出個数を計算する。そして、前記総液晶吐出個数を総ノズル数で割って単位ノズル当りの液晶吐出個数を計算する。一方、ノズルの単位時間当りの液晶吐出個数は固定されているので、前記液晶吐出個数によってノズルの液晶吐出時間が計算され、結果的にヘッド部４２０の移送速度が計算される。

制御部５００は、図４に示すように、Ｘ軸ガイド４１１及びヘッドプレート４２１の移送を制御し、第１、第２カメラ４２３,４４０から液晶映像の伝達を受けてジェットヘッド４２２の移送速度を制御する。

また、図５に示すように、本発明の基板製造装置には基板移送ロボット６００がさらに備えられている。基板移送ロボット６００は、下から、基板回収リンク６１１、第１基板供給リンク６１２及び第２基板供給リンク６１３が備えられている。基板回収リンク６１１は合着が完了した基板を下部ステージ２１０から回収し、第１基板供給リンク６１２は第１基板を下部ステージ２１０に供給し、第２基板供給リンク６１３は第２基板を上部ステージ２２０に供給するよう機能する。また、基板移送ロボット６００には基板移送駆動部(図示せず)が備えられて前記各リンクを駆動し、前記基板移送駆動部は制御部(図４の５００)によって制御される。

基板移送ロボット６００の作動順序は、次の通りである。まず、基板の合着が完了して上部ステージ２２０が上昇すると、下部ステージ２１０のリフト２１５が上昇して合着された基板３を持ち上げる。基板移送ロボット６００は第１基板供給リンク６１２に第１基板１を、第２基板供給リンク６１３には第２基板１を載せたままフレーム１００の入口に入る。垂直駆動部３００が下降して、第２基板供給リンク６１３によって支持された第２基板２が上部ステージ２２０の静電チャック２２１に吸着される。そして、リフト２１５の間に挿入された基板回収リンク６１１は、リフト２１５が下降する過程で基板３を引き受けた後、スライドして戻る。そして、リフト２１５が上昇して第１基板供給リンク６１２によって支持された第１基板１を持ち上げれば、第１基板供給リンク６１２がスライドして行き、リフト２１５が下降して下部ステージ２１０に第１基板１を安着させるようになる。

ここで、前記本発明の一実施例では、ステージ２１０,２２０の接近及び離脱のために上部ステージ２２０に垂直駆動部３００を備えているが、上部ステージ２２０を固定して下部ステージ２１０に垂直駆動部３００を設置する構成とすることも可能である。

一方、前記目的を達成するための本発明の第２実施例は、図６に示すように、構成要素の各部分を支持するフレーム１１００と、フレーム１１００に互いに上下に対向するように設置された下部ステージ１２１０と上部ステージ１２２０とで構成されるステージ部１２００と、下部ステージ１２１０を上下に移送させる垂直駆動部１３００と、フレーム１１００の上側に具備された液晶塗布装置１４００と、前記各構成部を制御する制御部(図示せず)とを含む。本実施例では、前記第１実施例と重複する部分の説明は省略する。

上部ステージ１２２０は４つのガイドウェイセット１２２４により上面が支持されており、周囲部には複数のアクチュエータ(図示せず)が備えられている。上部ステージ１２２０は、前記複数のアクチュエータの駆動によって、ガイドウェイセット１２２４によって支持されながら一定量の回転及びスライドを行う。

液晶塗布装置１４００は、フレーム１１００の上端部に具備された移送レール部(図示せず)上でスライドし、フレーム１１００の上面を液晶塗布のための基板支持台として用いる。フレーム１１００の上端部の一側には、パージプレート１４３０と第２カメラ１４４０が備えられている。

このような構成による場合、第１基板１は、まずフレーム１１００の上面へ移送され、ヘッド部１４００による液晶塗布が完了すれば、再び移送され、下部ステージ１２１０に位置する。以後、下部ステージ１２１０と上部ステージ１２２０による合着工程が行われる。この時、下部ステージ１２１０の枠組み部に形成された下部シーリング壁１２１２と、これに対応して上部ステージ１２２０の枠組み部に形成された上部シーリング壁１２２２とが互いに接触するようにして、真空チャンバーを形成する。

また、前記第２実施例によれば、ステージ部１２００で合着工程が行われる間に、フレーム１１００の上部で新たな第１基板１に対する液晶塗布工程が行えることで、基板製造速度が向上するという利点がある。

一方、前記第１実施例または第２実施例の場合には、ステージ部２００または１２００にシーリング壁を備えて真空チャンバーを形成したが、その代わりに、フレーム１００,１１００自体をチャンバーとして形成し、空気排出管と真空装置をさらに備えるようにすることで、真空チャンバーとして機能するようにすることが可能である。

従来の基板製造装置を示す正面図である。本発明の第１実施例を示す正面図である。図２の液晶塗布装置を示す斜視図である。図２の制御関係を示すブロック図である。図２の作動を説明するための正面図である。本発明の第２実施例を示す正面図である。

符号の説明

１第１基板
２第２基板
１０液晶滴下部
２０基板接合部
２１上チャンバーユニット
２２静電吸着板
２３加圧板
３０ＸＹθステージ
３１下チャンバーユニット
４０架台
４１駆動モータ
１００,１１００フレーム
１０１移送ガイド
２００,１２００ステージ部
２１０,１２１０下部ステージ
２１１,２２１静電チャック
２１２シーリング端部
２１３真空ポンプ
２１４ガイドウェイセット
２１５リフト
２２０,１２２０上部ステージ
２２２シーリング壁
３００,１３００垂直駆動部
４００,１４００液晶塗布装置
４１１Ｘ軸ガイド
４１２Ｙ軸ガイド
４１３リンク
４２０ヘッド部
４２１ヘッドプレート
４２２ジェットヘッド
４２３第１カメラ
４３０,１４３０パージプレート
４４０,１４４０第２カメラ
５００制御部
６００基板移送ロボット
６１０基板移送リンク
１２１２下部シーリング壁
１２２２上部シーリング壁

Claims

フレームと；
前記フレームに設けられ、第１基板を支持する下部ステージと、前記下部ステージと対向するように第２基板を支持する上部ステージを有するステージ部と；
前記第１基板と前記第２基板の合着のために、前記下部ステージと前記上部ステージを相互接近及び離隔させる垂直駆動部と；
前記第１基板に液晶を塗布するためのヘッド部と、前記ヘッド部を前記第１基板の板面に沿って水平移動させるヘッド駆動部を有する液晶塗布装置と；
前記垂直駆動部及び前記液晶塗布装置を制御する制御部と、を含む基板製造装置。
前記液晶塗布装置は、前記ヘッド部によって塗布された液晶の状態を撮像する撮像装置をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像装置によって撮像されたイメージに基づいて前記塗布された液晶が適正であるか否かを判断し、前記適正可否の判断に基づいて前記ヘッド部の移送速度を調節するために前記ヘッド駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。
前記撮像装置は、前記ヘッド部に装着される第１カメラを含むことを特徴とする請求項２に記載の基板製造装置。
前記液晶塗布装置は、前記基板と平行に配置されて前記フレームによって支持され、テスト用液晶塗布が施されるパージプレートをさらに含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の基板製造装置。
前記撮像装置は、前記フレームによって支持され、前記パージプレートに塗布される液晶の状態を撮像する第２カメラを含むことを特徴とする請求項４に記載の基板製造装置。
前記フレームは、前記第２カメラと結合し、前記第２カメラが前記パージプレートに沿って往復移送できるようにする移送ガイドと、前記第２カメラの往復移送を駆動するカメラ駆動部とを含むことを特徴とする請求項５に記載の基板製造装置。
前記下部ステージは、前記第１基板を垂直移送する複数のリフトピン、及び前記リフトピンを駆動させるリフト駆動部をさらに備え、
前記制御部は、前記リフト駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。
前記リフトピンによって上昇する基板を収容し、前進及び後退駆動が可能となるように備えられる基板回収リンクと；
前記基板回収リンクの上部に備えられ、第１基板を前記リフトピンに供給する第１基板供給リンクと；
前記第１基板供給リンク上部に備えられ、第２基板を前記上部ステージに供給する第２基板供給リンクと；
前記各リンクを駆動する基板移送駆動部と、を含む基板移送ロボットをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の基板製造装置。
前記基板移送ロボットの各基板供給リンクが垂れ下がることを防止するための支持手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の基板製造装置。
前記支持手段は、前記液晶塗布装置のヘッド部にヒンジ結合されたリンク、及び前記リンクを回転駆動させるリンク駆動部で構成され、
前記制御部は前記リンク駆動部を制御することを特徴とする請求項９に記載の基板製造装置。
前記フレームは、空気排出管及び真空装置が備えられた真空チャンバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。
前記下部ステージと前記上部ステージのうちのいずれか一つにシーリング壁が備えられ、他の一つに前記シーリング壁に対応するシーリング部材が備えられ、前記下部ステージまたは前記上部ステージに空気排出管と真空装置が備えられ、前記下部ステージと前記上部ステージが接近することによって、前記下部ステージ、前記上部ステージ、前記シーリング壁、及び前記シーリング部材が真空チャンバーを形成することを特徴とする請求項１に記載の基板製造装置。