KR100504535B1 - 액정표시소자용 합착 장치 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로딩되는 기판을 정렬 할 수 있는 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정표시장치용 합착 장치 및 구동방법에 관한 것으로, 상부 및 하부 스테이지를 구비한 합착기 챔버와, 기판을 리프팅하는 리프팅 수단과, 상기 기판을 클램핑하는 클램핑 수단을 구비한 합착 장치의 구동 방법에 있어서, 기판을 상기 리프팅 수단 및 클램핑 수단 중 적어도 상기 리프팅 수단에 위치시키는 단계와, 상기 클램핑 수단을 상기 기판으로부터 일정 거리 후진하는 단계와, 상기 클램핑 수단을 상기 기판의 높이로 이동하고 상기 기판쪽으로 전진하여 상기 기판을 정렬시키는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

액정표시소자용 합착 장치 및 구동 방법{bonding device for liquid crystal display and method for operating the same}
본 발명은 액정표시장치 제조 장비에 관한 것으로, 특히, 로딩되는 기판을 정렬 할 수 있는 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정 적하 방식의 액정표시소자 용 합착장치 및 구동방법에 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 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 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.
도시한 도 1 및 도 2는 상기한 바와 같은 종래의 액정 적하 방식을 적용한 기판의 조립장치를 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 이동수단(40) 그리고, 스테이지 이동수단(50)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 서로 합체 가능한 상부 챔버 유닛(31)과 하부 챔버 유닛(32)으로 각각 구성된다.
이와 함께, 상기 챔버 이동수단(40)은 하부 챔버 유닛(32)을 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 선택적으로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터로 구성되며, 상기 스테이지 이동수단(50)은 상기 상부 스테이지를 선택적으로 상부 혹은, 하부로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터로 구성된다.
이하, 상기한 종래의 기판 조립장치를 이용한 액정표시소자의 제조 과정을 그 공정 순서에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
반송 장치를 구성하는 로보트 아암(도면에는 도시되지 않음)에 의해 하부 챔버 유닛(32)의 하부 스테이지(22)에 제 2 기판(52)이 탑재되고, 챔버 이동수단을 구성하는 구동 모터(40)의 구동에 의해 상기 하부 챔버 유닛(32)이 상부 스테이지(21)가 위치된 측으로 이동한다.
이 상태에서 상기 상부 스테이지(21)는 진공 흡착력을 발생시켜 제 2 기판(52)을 진공 흡착하고, 상기 하부 챔버 유닛(32)은 챔버 이동수단(40)의 구동 모터 구동에 의해 밀봉제 도포 및 액정 적하를 위한 공정 위치 상으로 이동된다.
이후, 상기 하부 스테이지(22)에 다른 하나의 기판(이하, “제 1 기판”이라 함)(51)이 상기 로보트 아암에 의해 그 반입이 이루어지고, 계속해서 상기 하부 스테이지(21)는 진공 흡착력을 발생시켜 상기 제 1 기판을 진공 흡착한다. 이 상태가 도 1과 같다.
그리고, 상기 밀봉제 토출부 및 액정 적하부(30)에 의한 제 1 기판(51)에의 밀봉제 도포 및 액정 적하가 완료되면, 도 2와 같이, 다시 상기 챔버 이동수단(40)에 의해 기판간 합착을 위한 공정 위치 상으로 이동하게 된다.
이후, 챔버 이동수단(40)에 의한 각 챔버 유닛(31,32)간 합착이 이루어져 각 스테이지(21,22)가 위치된 공간이 밀폐되고, 별도의 진공 수단에 의해 상기 공간이 진공 상태를 이루게 된다.
그리고, 상기한 진공 상태에서 스테이지 이동수단(50)에 의해 상부 스테이지(21)가 하향 이동하면서 상기 상부 스테이지(21)에 부착 고정된 제2기판(52)을 하부 스테이지(22)에 부착 고정된 제1기판(51)에 밀착됨과 더불어 계속적인 가압을 통한 각 기판간 합착을 수행한다.
그리고, 상기한 과정의 상하부 스테이지(21, 22)에 의한 두 기판의 합착이 완료되면, 상기 완료된 기판은 언로딩 되어 후 공정으로 반송됨과 더불어 새로운 각각의 기판이 반송됨으로써 연속적인 기판간 합착 작업의 수행이 이루어진다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 기판 조립장치는 다음과 같은 각각의 문제점을 발생시키게 된다.
종래의 기판 조립장치에서는, 반송 장치를 구성하는 로보트 아암에 의해 하부 챔버 유닛의 하부 스테이지에 제 2 기판이 탑재되어 챔버 이동수단에 의해 상부 스테이지가 위치된 측으로 이동하고, 상기 아암에 의해 하부 스테이지에 제 1 기판이 탑재된다. 이와 같이 로봇 아암에 의해 기판들이 탑재될 때 상기 기판들이 정확한 위치에 탑재되지 않을 가능성이 많고 이로 인하여 합착 시 오정렬이 발생하게 된다. 심지어 정확한 위치에 탑재되지 않아 기판 이동 시 기판이 깨지는 경우도 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기판을 스테이지에 탑재시 정확한 위치에 탑재되도록 기판을 정렬하도록 한 액정표시소자용 합착 장치 및 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자용 합착 장치는, 기판을 합착하는 공정을 수행하는 합착기 챔버와, 상기 합착기 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 설치되는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 상기 하부 스테이지에 기판을 로딩할 때와 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 언로딩할 때 상기 기판을 리프팅하는 리프팅 수단과, 상기 하부 스테이지에 기판을 로딩할 때와 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 언로딩할 때 상기 기판을 클램핑하고 정렬시키는 클램핑 수단을 구비함에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 하부 스테이지는 상면에 요입 또는 관통되도록 최소 하나 이상의 제1, 제2 수용부를 구비함이 바람직하다.
상기 리프팅 수단은, 제1수용부의 내부에 선택적으로 수용되며, 기판을 선택적으로 받쳐주는 제1받침부와, 하부 스테이지의 하측으로부터 상기 제1수용부를 관통하여 제1받침부와 일체화된 상태로써 상기 제1받침부를 선택적으로 상하 이동시키는 승강축과, 상기 승강축에 연결되어 상기 승강축이 선택적으로 승강되도록 구동하는 제 1 구동부를 구비하여 구성됨이 바람직하다.
상기 제1받침부는, 상기 기판과 접촉되는 부분에 공기 또는 가스를 분사할 수 있는 블로잉 수단을 구비함이 바람직하다.
상기 클램핑 수단은, 기판의 양측 저면을 선택적으로 받쳐주는 최소 하나 이상의 제2받침부와, 상기 제2받침부를 수직 및 수평방향으로 이동시키기 위한 가이드 레일과, 제2받침부에 설치되어 상기 제2받침부를 상기 가이드 레일을 따라 승강시키기 위한 레크 피니언과, 상기 레크 피니언을 구동하는 제 2 구동부와, 상기 가이드 레일을 따라 상기 제2받침부를 수평방향으로 이동시키는 제 2 구동부를 구비하여 구성됨이 바람직하다.
상기 제2수용부는, 상기 하부 스테이지의 양측 상면 둘레부위 중 그 면에 얹혀지는 기판이 형성된 부분에 소정 길이를 가지도록 형성되고, 상기 제2받침부는, 상기 제2수용부의 형상에 대응한 길이를 가지면서 기판을 들어올릴 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
상기 제2받침부는, 기판의 저면을 받치는 면과 상기 기판의 측면을 지지하는 면을 가지도록 절곡 형성됨이 바람직하다.
상기 제1받침부 또는 제2받침부는, 최소 기판과의 접촉이 이루어지는 면을 포함하는 면에 상기 기판과의 접촉 시 상기 기판의 손상을 방지할 수 있도록 코팅재가 코팅됨이 바람직하다.
상기 코팅재는, 테프론이나 피트 등과 같은 접촉시 긁힘이 방지될 수 있는 재질 혹은, 정전기의 방지를 위해 전류가 흐를 수 있는 재질 중 최소 어느 하나의 재질로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 합착장치의 구동방법은, 상부 및 하부 스테이지를 구비한 합착기 챔버와, 기판을 리프팅하는 리프팅 수단과, 상기 기판을 클램핑하는 클램핑 수단을 구비한 합착 장치의 구동 방법에 있어서, 기판을 상기 리프팅 수단 및 클램핑 수단 중 적어도 상기 리프팅 수단에 위치시키는 단계와, 상기 클램핑 수단을 상기 기판으로부터 일정 거리 후진하는 단계와, 상기 클램핑 수단을 상기 기판의 높이로 이동하고 상기 기판쪽으로 전진하여 상기 기판을 정렬시키는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 리프팅 수단은 기판과 접촉되는 부분에 공기 또는 가스를 분사할 수 있는 블로잉 수단을 갖는 제1받침부를 구비하고, 상기 클램핑 수단이 기판을 정렬시킬 때 공기 또는 가스를 상기 기판에 분사함이 바람직하다.
상기 기판이 리프팅 수단 및 클램핑 수단에 위치될 경우, 상기 기판이 상기 클램핑 수단으로부터 탈거되도록 상기 리프팅 수단을 상향 이동하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치용 합착 장치 및 그 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 액정표시장치용 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 리프팅 수단 및 클램핑 수단이 수용된 하부 스테이지의 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 합착 장치는 크게 합착기 챔버(110)와, 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)와, 스테이지 이동장치, 진공 장치(200) 그리고, 로더부(300)를 가지며, 이에 추가하여 리프팅 수단(400)과 클램핑 수단(600)이 더 포함된 상태로 구성된다.
상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 합착기 챔버(110)는 각 기판 간 합착 작업이 수행될 수 있도록 형성되어 이루어지며, 그 내부를 진공 상태로 전환시키기 위해 공기 흡입력을 전달하는 공기 배출관(112)과, 상기 진공 상태의 합차기 챔버(110) 대기 상태로 전환시키기 위해 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스(N2)를 유입시키는 벤트(Vent)관(113)이 연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성되고, 상기 공기 배출관(112) 및 벤트관(113)에는 그 관로를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(112a, 113a)가 구비되어 있다.
그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)는 상기 합착기 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 상기 합착기 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(510, 520)을 정전 흡착하여 상기 합착기 챔버(110) 내의 해당 작업 위치에 고정된 상태로 유지시킴과 더불어 이 고정된 각 기판간 합착을 수행하도록 선택적 이동이 가능하게 구성된다. 즉, 상기 상부 스테이지(121)는 그 저면에 다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(ESC;Electro Static Chuck)(121a)이 요입 장착됨과 더불어 상기 정전척의 둘레를 따라 다수의 진공홀(121b)이 형성된 상태로 구성된다.
상기와 같은 정전척(121a)은 서로 다른 극성의 직류 전압이 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 정전척 자체가 두 극성을 동시에 가지면서 정전력이 제공될 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 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 형성된다.
이와 함께, 상기 하부 스테이지(122)의 상면에도 상기한 상부 스테이지의 저면 형상과 같이 최소 하나 이상의 정전척(122a)이 장착됨과 더불어 이 정전척의 둘레 부위를 따라 최소 하나 이상의 진공홀(122b)이 형성되어 이루어진다.
하지만, 상기 하부 스테이지(122)의 상면에 장착되고 형성되는 정전척(122a) 및 진공홀(122b)은 반드시 상기 상부 스테이지(121)의 구성과 동일한 형상으로 구현될 수 있는 것으로만 한정하지는 않으며, 통상 작업 대상 기판의 전반적인 형상이나 이 기판에 도포된 액정의 도포 영역 등을 고려하여 상기 정전척 및 진공홀의 배치가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다. 또한, 각 스테이지에 형성되는 진공홀(122b)은 반드시 형성하여야만 하는 것으로 한정되지는 않는다.
이 때, 상기 하부 스테이지(122)의 상면 중 그 면에 얹혀지는 기판(이하, “제1기판”이라 한다)의 더미 영역(셀이 형성된 영역이 아닌 차후 제거되는 영역)이 위치되는 부위에는 최소 하나 이상의 제1수용부(122d)를 형성한다.
하지만, 상기한 제1수용부(122d)의 위치는 반드시 상술한 바와 같은 위치에만 형성할 수 있는 것으로 한정되지는 않으며, 상기 제1기판(510)의 휨을 방지할 수 있는 위치면 어느 곳이든 가능하지만, 바람직하기로는 상술한 바와 같이 제1기판(510)의 상면에 형성된 셀 영역 사이의 더미 영역 하면이 위치되는 부위이면 더욱 좋다. 상기 제1수용부(122d)는 통상의 요홈으로 형성될 수 있을 뿐 아니라 상기 하부 스테이지(122)를 관통하는 관통공으로 형성할 수도 있으며, 전반적으로는 요홈의 형상이되 상기 요홈의 특정 부위만 관통공이 형성된 구성으로 형성할 수도 있다.
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, 상기 합착기 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축 결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)를 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 진공 장치(200)는 상기 합착기 챔버(110)의 내부가 선택적으로 진공 상태를 이룰 수 있도록 흡입력을 전달하는 역할을 수행하며, 통상의 공기 흡입력을 발생시키기 위해 구동하는 흡입 펌프로 구성하고, 이 진공 장치(200)가 구비된 공간은 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성한다.
그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 로더부(300)는 상기한 합착기 챔버(110) 및 상기 합착기 챔버(110) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 구축되어, 각각의 기판을 합착기 챔버(110) 내부에 선택적으로 반입하거나, 상기 합착기 챔버(110)로부터 반출하는 역할을 수행한다.
이 때, 상기와 같은 로더부는 액정이 적하된 기판(이하, “제1기판”이라 한다)(510)의 반송을 위한 어느 하나의 아암(이하, “제1아암”이라 한다)(310)과, 씨일재가 도포된 기판 혹은, 액정이 적하되지 않은 기판(이하, “제2기판”이라 한다)(520)의 반송을 위한 다른 하나의 아암(이하, “제2아암”이라 한다)을 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 리프팅 수단(400)은 크게 상기 제1수용부(122d)의 내부에 선택적으로 수용되며, 제1기판(510)을 선택적으로 받쳐주는 제1받침부(410a)와, 하부 스테이지(122)의 하측으로부터 상기 제1수용부(122d)를 관통하여 제1받침부(410a)의 일단에 일체화된 상태로써 상기 제 1받침부(410a)를 선택적으로 상하 이동시키는 승강축(420)과, 상기 승강축에 연결되어 상기 승강축이 선택적으로 승강되도록 구동하는 구동부(430)가 포함되어 구성된다.
이 때, 상기 제1수용부(122d)는 상기 하부 스테이지(122)의 상면 중 제1기판의 반입/반출 방향과 동일한 방향으로 그 면에 얹혀지는 제1기판(510)의 더미 영역이 위치되는 부위를 따라 길게 형성하고, 상기 제1받침부(410a)는 상기 제1수용부(122d)의 형상에 대응하여 길게 형성되는데 이는, 대형의 액정표시소자 제조를 위한 장비에 적용 시 제1받침부(410a)가 상기 액정표시소자의 각 주변부위 까지 안정적으로 받쳐줄 수 있도록 함으로써 상기 주변부의 처짐을 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
하지만, 반드시 상기한 바와 같이 상기 제1수용부(122d) 및 제1받침부(410a)를 길게 형성하여 기판과의 접촉이 면접촉을 이룰 수 있도록 하는 것으로만 한정되지는 않으며, 상기 제 1받침부(410a)의 상면에 다수의 돌기를 형성하여 기판과의 접촉 면적을 최대한 줄이도록 구성할 수 있다.
그러나, 상기한 구성은, 기판이 대형화될 경우 국부적인 부위의 응력 집중으로 인한 기판 손상을 유발할 수 있음에 따라 기 전술한 실시예와 같이 면접촉을 이루는 구성을 적용함으로써 기판의 처짐 방지가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기한 제1수용부(122d) 및 제1받침부(410a)는 하부 스테이지(122)의 장변 방향을 따라 적어도 2개 이상 형성할 수도 있고, 상기 하부 스테이지(122)의 단변 방향을 따라 적어도 2개 이상 형성할 수도 있으며, 상기 하부 스테이지(122)의 장변 방향 및 단변 방향을 따라 각각 1개 이상씩 동시에 구성할 수도 있다.
특히, 상기와 같은 제1받침부(410a)에 의한 제1기판(510)의 받침 위치(또는, 접촉 위치)는 제1기판(510)의 휨을 방지할 수 있는 위치면 어느곳이든 가능하며, 바람직하게는 제1기판(510)의 상면에 형성된 각 셀과 셀 사이의 더미 영역이 위치된 부위의 하면이면 더욱 좋다.
이 때, 상기 제1기판(510)의 반입/반출 방향과 동일한 방향을 향하도록 설치된 각 제1받침부(410a)간 설치 간격은 최소한 제1아암(310)이 가지는 각 핑거의 이동 경로에 간섭을 주지 않도록 형성한다.
예컨대, 제1아암(310)이 소정의 간격을 가지면서 3개의 핑거(finger)(311)를 가지도록 형성될 경우 이 각각의 핑거(311)가 이루는 간격(s) 내에 각각의 제1받침부(410a)가 위치되도록 함으로써 상기 제1아암(310)의 이동에 간섭을 주지 않도록 하는 것이다.
한편, 상기한 바와 같이 상기 제1받침부(410a,410b)의 구성을 대형의 액정표시소자를 제조하기 위한 장비에 적용할 수 있도록 길게 형성된다면 상기 제1받침부(410a,410b)의 양 끝단 처짐이 발생될 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 제1받침부(410a,410b)와 축결합되는 승강축(420) 및 상기 승강축(420)을 승강 구동시키는 구동부(430)를 각 제1받침부(410a,410b)마다 최소 둘 이상 서로 대응되는 위치에 각각 장착함을 추가로 제시한다.
예컨대, 평면에서 봤을 때 수평방향을 향하는 각 제1받침부(410a)와 수직방향을 향하는 각 제1받침부(410b) 간의 교차 지점 혹은, 각 제1받침부(410a,410b)의 중앙측으로부터 양측 끝단 사이의 부위 중 서로 대응되는 부위에 상기 구동부(430)와 연결된 승강축(420)을 각각 장착하는 것이다.
또한, 상기의 구성에서 상기 제1받침부(410a,410b)는 최소 제1기판(510)과의 접촉이 이루어지는 면을 포함하는 각 면을 코팅재(도시는 생략함)로 코팅하여 상기 제1받침부(410a,410b)가 제1기판(510)과 접촉될 경우 상기 제1받침부(410a,410b)와 기판간의 접촉으로 인한 긁힘 등의 각종 손상을 미연에 방지할 수 있도록 함을 추가로 제시한다.
특히, 본 발명에서는 상기와 같은 코팅재를 테프론이나 피크 또는, 전류가 흐를 수 있는 재질로 형성하여 기판과의 접촉시 기판의 긁힘이나 충격의 방지 및 정전기의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 한다.
그리고, 상기한 제1받침부(410a,410b)는 전체적으로 바(bar)나, 원형 핀(pin) 혹은, 중공(中空)의 다각형 관과 같은 형상을 이루도록 형성함을 그 실시예로써 제시하나 반드시 이로만 한정하지는 않으며, 상기한 각 형상을 참조한 다양한 구성으로 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 리프팅 수단(400)을 구성하는 구동부(430)는 통상적인 공기압이나 유압 등을 이용하여 승강축을 상하 이동시키기 위한 실린더나 스텝 모터 중 최소 어느 하나로 구성함을 제시하며, 합착기 챔버(110) 내의 하측 공간상에 고정하거나, 상기 합착기 챔버(110)의 저면을 관통하여 합착기 챔버(110)의 외측 공간상에 고정시켜 각 구동 장비와의 간섭 방지 및 설치상의 용이함을 가질 수 있도록 함을 추가로 제시한다.
도 5는 본 발명 제 1 실시예에 따른 리프팅 수단의 받침부의 구성도이고, 도 6은 본 발명 제 2 실시예에 따른 리프팅 수단의 받침부의 구성도이다.
여기서, 상기 제1받침부(410a, 410b)에는, 도 5 및 도 6과 같이, 상기 받침부(410a, 410b)에 공기 또는 가스를 분사하여 상기 받침부에 위치되는 기판을 밀어 올릴 수 있는 블로잉 수단이 형성될 수 있다. 즉 도 5와 같이 복수개의 블로잉 홀(blowing hole)(410c)들이 형성되거나, 블로잉 슬릿(blowing slit)(410e)이 형성될 수 있으며, 상기 받침부(410a, 410b)의 하측면에는 상기 블로잉 홀(410c) 또는 슬릿(410e)으로 공기 또는 가스를 공급하기 위한 공급관(410d)이 형성될 수 있다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 클램핑 수단을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
그리고 상기 클램핑 수단(600)은, 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 기판의 반입/반출 방향에 대하여 직교되는 측인 하부 스테이지(122)의 양측 상면 둘레에 최소 하나 이상의 수용부(이하, “제2수용부”라 한다)(122e)를 요입 형성하고, 상기 제2수용부(122e)에 선택적으로 수용되면서 승강하거나, 수평 방향으로 이동하는 제2받침부(610)를 구비한다. 그리고, 상기 제2받침부(610)의 뒷면 양측에는 상기 제2받침부(610)를 Z축 방향으로 승강하기 위한 한 쌍의 레크 피니언(rack and pinion)(611a, 611b)이 설치되어 있으며, 상기 제2받침부(610)를 Z축 방향으로 구동하기 위해 상기 레크 피니언(611a, 611b)에 동력을 전달하기 위한 구동 수단(예를 들면, 양축 모터(630))이 합착기 챔버(110)에 설치되고, 상기 제2받침부(610)를 X축 및 Z축방향으로 이동시키기 위한 한쌍의 가이드 레일(620)이 합착기 챔버(110)에 설치되며, 상기 각 가이드 레일(620)을 따라 상기 제2받침부(610)를 X축 방향으로 이동할 수 있도록 한 구동수단(예를 들면, 모터(640))이 합착기 챔버(110)에 설치된다.
여기서, 상기 제2수용부(122e)는 상기 하부 스테이지(122)의 양측 상면 둘레부위 중 그 면에 얹혀지는 기판이 형성된 부분에 소정 길이를 가지도록 형성되고,상기 제2받침부(610)는 상기 제2수용부(122e)의 형상에 대응한 길이를 가지면서 기판을 들어올릴 수 있도록 형성된다. 그리고, 상기 제2받침부(610)는 기판의 저면을 받치는 면과 상기 기판의 측면을 지지하는 면을 가지도록 절곡 형성된다. 또한, 상기 제2받침부(610)는, 상기 제1받침부(410a, 410b)와 마찬가지로, 기판과의 접촉시 기판의 긁힘이나 충격의 방지 및 정전기의 발생을 미연에 방지하기 위하여 테프론이나 피크 또는, 전류가 흐를 수 있는 재질의 코팅재가 코팅된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 합착 장치를 이용한 액정표시장치의 제조 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 3과 같이, 로더부(300)는 각 아암(310,320)을 제어하여 하부 스테이지(122)에 반입할 제1기판(510)과 상부 스테이지(121)에 반입할 제2기판(520)을 각각 전달받는다.
이 상태에서 상기 로더부는 제2아암(320)을 제어하여 합착기 챔버(110)의 개방된 부위를 통해 액정이 도포되지 않은 제2기판(520)을 합착할 면이 하부를 향하도록 합착기 챔버(110) 내에 반입시킨다. 그리고 상기 상부 스테이지(121)가 상기 반입된 제2기판(520)에 근접하여 하강하고, 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)가 동작되어 상기 상부 스테이지(121)에 형성된 각 진공홀(121b)로 진공력을 전달하여 제2아암(320)에 의해 반입된 제2기판(520)을 흡착한다. 그리고 상기 상부 스테이지(121)가 상승한다.
그리고, 로더부(300)는 제1아암(310)을 제어하여 액정이 적하된 제1기판(510)을 상기 합착기 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)의 상측 부위에 반입시킨다.
이 상태에서 상기 리프팅 수단(400) 및 클램핑 수단(600)의 각 구동부(430, 530)를 구동하여 본 발명의 리프팅 수단(400) 및 클램핑 수단(600)을 상향 이동시킨다. 이에 따라, 상기 각 제1, 제2 받침부(410a,410b, 610)는 점차 상측으로 돌출되면서 제1아암(310)에 얹혀져 있는 제1기판(510)의 저면과 접촉함과 더불어 계속적인 상향 이동에 의해 상기 제1기판(510)을 상기 제1아암(310)으로부터 탈거시킴과 동시에 소정 높이만큼 보다 상승한 후 정지하게 된다. 이 때, 상기 공급관(410d)을 통해 받침부(410a, 410b)에 공기 또는 가스를 공급하여 상기 블로잉 홀(410c) 또는 블로잉 슬릿(410e)으로 상기 공기 또는 가스가 방출되어 상기 제1기판을 밀어 올리므로 상기 제1받침부(410a, 410b)위에 제1기판이 얹혀지더라도 제1기판(510)이 상기 제1받침부(410a, 410b)위에 직접 콘택되지 않도록 할 수 있다.
그리고, 상기한 각 과정이 완료되어 제1아암(310)이 로더부(300)의 제어에 의해 합착기 챔버(110) 외부로 빠져나오면 각 제1, 제2 받침부(410a, 410b, 610)가 점차 하향 이동하면서 상기 제1, 제2 수용부(122d, 122e) 내에 수용되면, 상기 각 받침부(410a, 410b, 610)에 얹혀져 있던 제1기판(510)은 상기 받침부(410a, 410b, 610)로부터 탈거되어 하부 스테이지(122)의 상면에 얹히게 된다.
이 상태에서, 하부 스테이지(122)에 연결된 진공 펌프가 동작하면서 각 진공홀(122b)로 진공력을 전달하여 상기 제1기판(510)을 흡착 고정하거나 혹은, 각 정전척(122a)의 전원 인가를 통한 정전력 발생에 의해 상기 제1기판을 정전 부착함으로써 각 기판(510,520)의 로딩 과정이 완료된다.
이후, 합착기 챔버(110) 내부가 밀폐된 상태에서, 진공 장치(200)의 구동에 의해 합착기 챔버(110) 내부가 진공을 이루고, 계속해서 스테이지 이동 장치의 구동에 의한 상부 스테이지(121)의 하향 이동 혹은, 하부 스테이지(122)의 상향 이동에 의해 각 기판(510,520)간 합착이 수행된다.
만일, 전술한 각 과정 중 제2기판(520)의 로딩 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지(122)에 합착 기판이 존재한다면, 상기 제2기판(520)을 반입하였던 제2아암(320)이 상기 제2기판(520)의 반입 후 상기 하부 스테이지(122)에 존재하는 합착 기판을 언로딩 시키도록 함이 보다 바람직하며, 이의 과정은 후술하는 바와 같다.
우선, 상기 리프팅 수단(400) 및 클램핑 수단(600)을 구동시켜 각각의 받침부(410a, 410b, 610)를 상향 이동시킴으로써 하부 스테이지(122)에 얹혀져 있던 합착된 기판을 상기 하부 스테이지(122)로부터 탈거함과 더불어 계속적으로 상향 이동시켜 상기 하부 스테이지(122)의 상측 공간상에 위치시키도록 한다. 이 때도 마찬가지로, 상기 공급관(410d)을 통해 제1받침부(410a, 410b)에 공기 또는 가스를 공급하여 상기 블로잉 홀(410c) 또는 블로잉 슬릿(410e)으로 상기 공기 또는 가스가 방출되어 상기 제1기판을 밀어 올리므로 상기 받침부(410a, 410b)위에 합착된 기판이 얹혀지더라도 기판이 상기 받침부(410a, 410b)위에 직접 콘택되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 기판의 정전기 및 스크레치를 방지할 수 있고, 기판이 리프팅 수단에 접촉될 때의 충격을 완화시킬 수 있다.
이후, 로더부(300)를 제어하여 제2기판(520)을 로딩시켰던 제2아암(320)을 합착기 챔버(110)의 내부로 다시 반입되도록 한다. 이 상태에서 상기 리프팅 수(400) 및 클램핑 수단(600)의 받침부를 하향 이동시키게 되면, 상기 각 받침부의 상면에 얹혀져 있던 합착 기판은 제2아암(320)의 상면에 얹혀지게 되고, 상기 각 받침부는 계속적인 하향 이동에 의해 하부 스테이지(122)의 제1, 제2 수용부(122d, 122e)내에 수용된다.
이후, 로더부(300)의 제어에 의해 제2아암(320)이 합착기 챔버(110)의 외부로 반출되어 합착 기판의 언로딩이 완료된다.
물론, 상기한 바와 같은 합착 기판의 언로딩 과정이 완료되면 제1아암(310) 과 리프팅 수단(400) 및 클램핑 수단(600)에 의한 제1기판(510)의 로딩 과정이 수행됨은 당연하며 이의 과정은 전술한 바 있음에 따라 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같은 액정표시장치의 제조 방법에 있어서, 기판 로딩 시, 제1아암(310)으로부터 상기 리프팅 수단(400) 및 클램핑 수단(600)에 기판이 로딩될 때, 도 8 및 도 9와 같이, 정확한 위치에 로딩되지 않을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 구동 방법을 설명하기 위해 기판이 리프팅 수단 및 클램핑 수단에 오 정렬될 때의 평면도이고, 도 9는 도 8의 I-I' 선상의 기판, 리프팅 수단 및 클램핑 수단의 단면도이며, 도 10은 본 발명의 동작 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
이와 같이, 제1기판(510)이 상기 리프팅 수단(400)과 클램핑 수단(600)에 정확하게 로딩되지 않을 때는, 상기 리프팅 수단(400)의 제1받침부(410a, 410b)를 보다 더 상향으로 이동시켜 상기 클램핑 수단(600)의 제2받침부(610)로부터 제1기판(510)이 탈거되도록 한다. 그리고, 도 10과 같이, 상기 클램핑 수단(600)의 모터(640)를 구동하여 상기 제2받침부(610)를 제1기판(510)의 후방으로 이동시킨 후, 상기 클램핑 수단(600)의 양축모터(630)를 구동하여 상기 제2받침부(610)를 상기 리프팅 수단(400)의 제1받침부와 동일한 높이로 이동하고 상기 클램핑 수단(600)의 모터(640)를 구동하여 상기 제1기판(510)쪽으로 제2받침부(610)를 일정 거리 만큼 전진 구동한다. 따라서, 오 정렬된 제1기판(510)은 정확한 위치로 정렬된다.
이 때, 상기 리프팅 수단(400)의 제1받침부(410a, 41b)에 형성된 블로잉 수단으로부터 공기 또는 가스를 분사하면, 상기 제1기판(510)과 제1받침부(410a, 410b)가 직접 접촉되지 않으므로 기판에 스크레치가 발생되지 않으며 또는 기판과 제1받침부(410a,410b) 사이에서 발생할 수 있는 정전기도 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1기판(510)이 하부 스테이지(122)에 위치된 상태에서 오정렬이 발생될 경우에도, 상기 클램핑 수단(600)의 모터(640)를 구동하여 상기 제2받침부(610)를 제1기판(510)의 후방으로 이동시킨 후, 상기 클램핑 수단(600)의 양축모터(630)를 구동하여 상기 제2받침부(610)를 상기 리프팅 수단(400)의 제1받침부(410a,410b)와 동일한 높이로 이동하고 상기 클램핑 수단(600)의 모터(640)를 구동하여 상기 제1기판(510)쪽으로 제2받침부(610)를 일정 거리 만큼 전진 구동한다. 따라서, 오 정렬된 제1기판(510)은 정확한 위치로 정렬할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 액정표시소자용 합착 장치 및 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 로더부에 의해 기판을 합착기 챔버에 로딩할 때 정확한 위치에 로딩되지 않더라도 리프팅 수단과 클램핑 수단을 이용하여 기판을 정렬할 수 있으므로 합착 공정을 보다 정확하게 진행할 수 있으며, 더불어 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 리프팅 수단에 공기 또는 가스를 분사할 수 있는 블로잉 수단을 구비하여 기판을 정렬시키므로 기판에 스크레치가 발생되거나 정전기가 발생됨을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2 는 종래 액정표시소자의 제조 장비 중 기판 조립장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 3 은 본 발명에 따른 기판 리프팅 수단이 적용된 진공 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4 는 본 발명에 따른 리프팅 수단 및 클램핑 수단이 수용된 하부 스테이지의 상태를 개략적으로 나타낸 평면도
도 5는 본 발명 제 1 실시예에 따른 리프팅 수단의 받침부의 구성도
도 6은 본 발명 제 2 실시예에 따른 리프팅 수단의 받침부의 구성도
도 7은 본 발명에 따른 클램핑 수단을 개략적으로 나타낸 구성도
도 8은 본 발명에 따른 구동 방법을 설명하기 위해 기판이 리프팅 수단 및 클램핑 수단에 오 정렬될 때의 평면도
도 9는 도 8의 I-I' 선상의 기판, 리프팅 수단, 및 클램핑 수단의 단면도
도 10은 본 발명의 동작 방법을 설명하기 위한 평면도
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
110 : 합착기 챔버 121 : 상부 스테이지
122 : 하부 스테이지 300 : 로더부
400 : 리프팅 수단 410a, 410b : 제 1 받침부
420 : 제1승강축 430 : 제1구동부
600 : 클램핑 수단 610 : 제2받침부
611a, 611b : 레크 피니언 620 : 가이드 레일
630 : 양축 모터 640 : 모터

Claims (12)

  1. 기판을 합착하는 공정을 수행하는 합착기 챔버와,
    상기 합착기 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 설치되는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와,
    상기 하부 스테이지에 기판을 로딩할 때와 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 언로딩할 때 상기 기판을 리프팅하는 리프팅 수단과,
    상기 하부 스테이지에 기판을 로딩할 때와 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 언로딩할 때 상기 기판을 클램핑하고 정렬시키는 클램핑 수단을 구비함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 스테이지는 상면에 요입 또는 관통되도록 최소 하나 이상의 제1, 제2 수용부를 구비함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리프팅 수단은
    제1수용부의 내부에 선택적으로 수용되며, 기판을 선택적으로 받쳐주는 제1받침부와,
    하부 스테이지의 하측으로부터 상기 제1수용부를 관통하여 제1받침부와 일체화된 상태로써 상기 제1받침부를 선택적으로 상하 이동시키는 승강축과,
    상기 승강축에 연결되어 상기 승강축이 선택적으로 승강되도록 구동하는 제 1 구동부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1받침부는, 상기 기판과 접촉되는 부분에 공기 또는 가스를 분사할 수 있는 블로잉 수단을 구비함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 클램핑 수단은
    기판의 양측 저면을 선택적으로 받쳐주는 최소 하나 이상의 제2받침부와,
    상기 제2받침부를 수직 및 수평방향으로 이동시키기 위한 가이드 레일과,
    제2받침부에 설치되어 상기 제2받침부를 상기 가이드 레일을 따라 승강시키기 위한 레크 피니언과,
    상기 레크 피니언을 구동하는 제 2 구동부와,
    상기 가이드 레일을 따라 상기 제2받침부를 수평방향으로 이동시키는 제 2 구동부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2수용부는,
    상기 하부 스테이지의 양측 상면 둘레부위 중 그 면에 얹혀지는 기판이 형성된 부분에 소정 길이를 가지도록 형성되고,
    상기 제2받침부는,
    상기 제2수용부의 형상에 대응한 길이를 가지면서 기판을 들어올릴 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2받침부는, 기판의 저면을 받치는 면과 상기 기판의 측면을 지지하는 면을 가지도록 절곡 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  8. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1받침부 또는 제2받침부는
    최소 기판과의 접촉이 이루어지는 면을 포함하는 면에 상기 기판과의 접촉 시 상기 기판의 손상을 방지할 수 있도록 코팅재가 코팅됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅재는, 테프론이나 피트 등과 같은 접촉시 긁힘이 방지될 수 있는 재질 혹은, 정전기의 방지를 위해 전류가 흐를 수 있는 재질 중 최소 어느 하나의 재질로 형성됨을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치.
  10. 상부 및 하부 스테이지를 구비한 합착기 챔버와, 기판을 리프팅하는 리프팅 수단과, 상기 기판을 클램핑하는 클램핑 수단을 구비한 합착 장치의 구동 방법에 있어서,
    기판을 상기 리프팅 수단 및 클램핑 수단 중 적어도 상기 리프팅 수단에 위치시키는 단계와,
    상기 클램핑 수단을 상기 기판으로부터 일정 거리 후진하는 단계와,
    상기 클램핑 수단을 상기 기판의 높이로 이동하고 상기 기판쪽으로 전진하여 상기 기판을 정렬시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 리프팅 수단은 기판과 접촉되는 부분에 공기 또는 가스를 분사할 수 있는 블로잉 수단을 갖는 제1받침부를 구비하고,
    상기 클램핑 수단이 기판을 정렬시킬 때 공기 또는 가스를 상기 기판에 분사함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치의 구동 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판이 리프팅 수단 및 클램핑 수단에 위치될 경우, 상기 기판이 상기 클램핑 수단으로부터 탈거되도록 상기 리프팅 수단을 상향 이동하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시소자용 합착 장치의 구동 방법.
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