KR100698054B1 - Bonding device for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 합착 후, 상부 스테이지 상승 시 상기 상부 스테이지와 기판 간을 쉽게 분리할 수 있도록 한 분리 수단이 설치된 합착 장치에 관한 것으로, 진공 혹은 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 기판의 반입 또는 반출이 이루어지도록 유출구가 형성된 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 고정하여 합착시키는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 상기 상부 스테이지에 설치되어 합착된 기판을 상기 상부 스테이지로부터 분리시키는 분리 수단을 구비하여 구성된 것이다.The present invention relates to a bonding apparatus provided with a separation means for easily separating between the upper stage and the substrate when the upper stage is raised after bonding the substrate, so that the loading or unloading of the substrate is made while selectively forming a vacuum or atmospheric pressure state. A vacuum chamber in which an outlet is formed, and an upper stage and a lower stage which are respectively installed in the upper space and the lower space of the vacuum chamber so as to fix and bond the respective substrates brought into the vacuum chamber; And separating means for separating the substrate from the upper stage.
합착 장치, 분리 수단, 분리 수단이 설치된 합착 장치Adhering device with adhering device, separating means, separating means
Description
도 1a 내지 1f는 종래의 액정 적하 방식에 따른 액정표시장치의 공정 단면도1A to 1F are cross-sectional views of a liquid crystal display device according to a conventional liquid crystal dropping method.
도 2는 본 출원인에 의해 기 출원된 제 1 실시예의 액정표시소자 제조용 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도Figure 2 is a schematic view showing a bonding apparatus for manufacturing a liquid crystal display device of the first embodiment previously filed by the present applicant
도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된 제 2 실시예의 액정표시소자 제조용 합착 장치를 개략적으로 나타낸 구성도Figure 3 is a schematic view showing a bonding apparatus for manufacturing a liquid crystal display device of the second embodiment previously filed by the present applicant
도 4a 내지 4c는 도 2 또는 도 3의 합착 장치에서의 공정 단면도4A to 4C are cross-sectional views of the process in the bonding apparatus of FIG. 2 or 3.
도 5는 본 발명에 따른 합착 장치에서 상부 스테이지에 분리 수단이 형성됨을 간략하게 나타낸 단면도Figure 5 is a simplified cross-sectional view showing that the separation means are formed in the upper stage in the bonding device according to the present invention
도 6은 본 발명에 따른 분리 수단이 형성된 상부 스테이지의 평면도6 is a plan view of an upper stage on which a separating means according to the invention is formed;
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 6의 I-I' 선상의 상부 스테이지 단면도7 is a cross-sectional view of the upper stage taken along line II ′ of FIG. 6 according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 6의 I-I' 선상의 상부 스테이지 단면도8 is a cross-sectional view of the upper stage taken along line II ′ of FIG. 6 according to the second embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 상부 스테이지의 배면도9 to 12 are rear views of the upper stage according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 Explanation of symbols for the main parts of the drawings
121, 230 : 상부 스테이지 550, 560 : 실린더121, 230:
551 : 동력전달부재 552 : 핀551: power transmission member 552: pin
553 : 관통 홀 555 : 작동 공간553: through hole 555: working space
556 : 오 링 557 : 연결부재556: O-ring 557: connecting member
558 : 바558: Bar
본 발명은 액정표시소자 제조용 합착기에 관한 것으로, 특히 기판 합착 후, 상부 스테이지 상승 시 상기 상부 스테이지와 기판 간을 쉽게 분리할 수 있도록 한 분리 수단이 설치된 합착 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
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.As the information society develops, the demand for display devices is increasing in various forms, and in recent years, liquid crystal display devices (LCDs), plasma display panels (PDPs), electro luminescent displays (ELDs), and vacuum fluorescent (VFD) Various flat panel display devices such as displays have been studied, and some of them are already used as display devices in various devices.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 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 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으 로 다양하게 개발되고 있다.Among them, LCD is the most widely used as the substitute for CRT (Cathode Ray Tube) for mobile image display because of its excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption. In addition to the use of the present invention, a variety of applications such as a television and a computer monitor for receiving and displaying broadcast signals have been developed.
이와 같이 액정표시장치가 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, 액정표시장치가 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.As described above, although various technical advances have been made in order for a liquid crystal display device to serve as a screen display device in various fields, the task of improving the image quality as a screen display device is often arranged with the above characteristics and advantages. . Therefore, in order to use a liquid crystal display device in various parts as a general screen display device, the key to development is how much high definition images such as high definition, high brightness, and large area can be realized while maintaining the characteristics of light weight, thinness, and low power consumption. It can be said.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다. Such a liquid crystal display may be largely divided into a liquid crystal panel displaying an image and a driving unit for applying a driving signal to the liquid crystal panel, wherein the liquid crystal panel has a predetermined space and is bonded to the first and second glass substrates. And a liquid crystal layer injected between the first and second glass substrates.
여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.The first glass substrate (TFT array substrate) may include a plurality of gate lines arranged in one direction at a predetermined interval, a plurality of data lines arranged at regular intervals in a direction perpendicular to the gate lines, and A plurality of pixel electrodes formed in a matrix form in each pixel region defined by crossing each gate line and data line, and a plurality of thin films that transmit signals of the data line to each pixel electrode by being switched by signals of the gate line Transistors are formed.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다. The second glass substrate (color filter substrate) includes a black matrix layer for blocking light in portions other than the pixel region, an R, G and B color filter layer for expressing color colors, and a common electrode for implementing an image. Is formed.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판사이에 액정이 주입된다.The first and second substrates are bonded to each other by a seal material having a predetermined space by a spacer and having a liquid crystal injection hole, so that the liquid crystal is injected between the two substrates.
이 때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.At this time, in the liquid crystal injection method, the liquid crystal is injected between the two substrates by osmotic pressure when the liquid crystal injection hole is immersed in the liquid crystal liquid by maintaining the vacuum state between the two substrates bonded by the real material. When the liquid crystal is injected as described above, the liquid crystal injection hole is sealed with a sealing material.
그러나 이와 같은 일반적인 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 단위 패널로 컷팅한 후 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되고, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.However, in such a method of manufacturing a liquid crystal display liquid crystal display device, since the liquid crystal is injected into the liquid crystal liquid by cutting the unit panel in a vacuum state between the two substrates and then injecting the liquid crystal, it takes a lot of time for the liquid crystal injection. When the liquid crystal display device having a large area is lowered and the liquid crystal is injected by the liquid crystal injection method, the liquid crystal is not completely injected into the panel, which causes a defect.
따라서, 최근에는 액정을 적하하는 방법을 이용한 액정표시장치의 제조 방법이 연구되고 있다. 그 중 일본 공개특허공보 2000-147528호에 다음과 같은 액정 적하 방식을 이용한 기술이 개시되어 있다.Therefore, in recent years, the manufacturing method of the liquid crystal display device using the method of dropping a liquid crystal is researched. Among them, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-147528 discloses a technique using the following liquid crystal dropping method.
이와 같은 액정 적하 방식을 이용한 종래의 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.The manufacturing method of the conventional liquid crystal display device using the liquid crystal dropping method is as follows.
도 1a 내지 1f는 종래의 액정 적하 방식에 따른 액정표시장치의 공정 단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views of a liquid crystal display device according to a conventional liquid crystal dropping method.
도 1a와 같이, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 유리 기판(3)에 자외선 경화형 실재(1)를 약 30㎛ 두께로 도포하고, 상기 실재(1) 안쪽(박막트랜지스터 어레이 부분)에 액정(2)을 적하한다. 이 때, 상기 실재(1)는 액정 주입구가 없이 형성된다.As shown in FIG. 1A, an ultraviolet
상기와 같은 제 1 유리 기판(3)을 수평방향으로 이동 가능한 진공 용기(C)내의 테이블(4)상에 탑재하고, 상기 제 1 유리 기판(3)의 하부 표면 전면을 제 1 흡착기구(5)로 진공 흡착하여 고정시킨다.The
도 1b와 같이, 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 유리 기판(6)의 하부 표면 전면을 제 2 흡착기구(7)로 진공 흡착하여 고정하고, 진공 용기(C)를 닫아 진공시킨다. 그리고, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)의 간격을 1mm로 하고, 상기 제 1 유리 기판(3)을 탑재한 상기 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)을 예비적으로 위치를 맞춘다.As shown in Fig. 1B, the entire lower surface of the
도 1c와 같이, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 상기 제 2 유리 기판(6)과 액정(2) 또는 실재(1)를 접촉시킨다.As shown in FIG. 1C, the second adsorption mechanism 7 is lowered in the vertical direction to bring the
도 1d와 같이, 상기 제 1 유리 기판(3)을 탑재한 상기 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)의 위치를 맞춘다. As shown in FIG. 1D, the table 4 on which the
도 1e와 같이, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 제 2 유리 기판(6)을 상기 실재(1)를 통해 제 1 유리 기판(3)에 접합하고, 5㎛까지 가압한다.As shown in FIG. 1E, the second adsorption mechanism 7 is lowered in the vertical direction to bond the
도 1f와 같이, 상기 제 2 흡착기구(7)의 흡착력을 해제하고, 상기 제 2 흡착기구(7)을 상승시킨 후, 상기 진공 용기(C)로부터 상기 접합된 제 1, 제 2 유리 기판(3, 6)을 꺼내어 광원(8)으로부터의 자외선을 상기 실재(1)에 조사하여 상기 실재(1)를 경화시켜 액정표시장치를 완성한다. As shown in FIG. 1F, after the adsorption force of the second adsorption mechanism 7 is released and the second adsorption mechanism 7 is raised, the first and second glass substrates bonded to each other from the vacuum vessel C ( 3, 6) are taken out, and ultraviolet rays from the light source 8 are irradiated to the
그러나, 이와 같은 종래의 합착 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, such a conventional bonding apparatus has the following problems.
즉, 기판을 합착한 후, 상부 제 2 흡착기구 상승 시, 상기 제 2 흡착기구와 합착된 기판 간의 인력에 의해 기판이 들어 올라가는 현상이 발생하여 합착된 제 1, 제 2 기판이 분리되거나 상기 두 기판을 합착하고 있는 시일재에 데미지가 발생되어 합착된 두 기판 사이에 공기가 유입되게 된다.That is, after the substrate is bonded, when the upper second adsorption mechanism is raised, a phenomenon in which the substrate is lifted by the attraction force between the second adsorption mechanism and the bonded substrate is generated, so that the bonded first and second substrates are separated or the two substrates are separated. Damage is generated to the sealing material to which the substrate is bonded, so that air flows between the two bonded substrates.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판을 합착 후, 상부 스테이지 상승 시, 상기 스테이지와 기판을 쉽게 분리할 수 있도록 상부 스테이지에 분리 수단이 설치된 액정표시소자의 합착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and after bonding the substrates, when the upper stage is raised, the object of the present invention is to provide a bonding apparatus for a liquid crystal display device having separation means installed on the upper stage so that the stage and the substrate can be easily separated. There is this.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자의 합착 장치는, 진공 상태 혹은 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 기판의 반입 또는 반출이 이루어지도록 유출구가 형성된 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 고정하여 합착시키는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 상기 상부 스테이지에 설치되어 합착된 기판을 상기 상부 스테이지로부터 분리시키는 분리 수단을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다. In accordance with one aspect of the present invention, a bonding apparatus for a liquid crystal display device includes a vacuum chamber in which an outlet is formed so that a substrate may be loaded or unloaded while selectively forming a vacuum state or an atmospheric pressure state, and an upper space in the vacuum chamber. And an upper stage and a lower stage which are respectively installed in the lower space and opposed to each other to fix and adhere the substrates brought into the vacuum chamber, and separation means for separating the substrates installed in the upper stage from the upper stage. It is characterized by being constructed.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자의 합착 장치는, 외관을 이루는 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 장착되는 하부 챔버 유닛 및 상기 베이스 프레임으로부터 자유로운 상태로 상기 하부 챔버 유닛의 상측에 위치되는 상부 챔버 유닛과, 상기 베이스 프레임에 구비되어 상기 상부 챔버 유닛을 상하 이동시키는 챔버 이동 수단과, 상기 각 챔버 유닛의 내측 공간에 각각 구비되어 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 적어도 어느 한 챔버 유닛의 면상에 구비되어 각 챔버 유닛간 결합이 이루어질 경우 각 스테이지가 장착되는 공간과 그 외측 공간을 상호 밀폐하는 밀봉수단과, 상기 상부 스테이지에 설치되어 합착된 기판을 상기 상부 스테이지로부터 분리시키는 분리 수단을 구비하여 구성됨에 또 다른 특징이 있다.In addition, the bonding apparatus of the liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object, the base frame forming the appearance, the lower chamber unit mounted to the base frame and the lower chamber unit in a free state from the base frame An upper chamber unit positioned at an upper side of the chamber, chamber moving means provided on the base frame to move the upper chamber unit up and down, and an upper stage provided in an inner space of each chamber unit to fix a pair of substrates; A lower stage, provided on the surface of at least one chamber unit, and when the chamber units are coupled to each other, sealing means for sealing the space in which each stage is mounted and the outer space thereof, and a substrate installed in the upper stage With a separating means for separating from said upper stage As there is another characteristic.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시소자의 합착 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the attached device of the liquid crystal display device according to the invention having the features as described above in more detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 출원인은 2 종류의 액정표시소자의 합착 장치를 기 출원한 바 있다(대한민국 특허출원 10-2002-0006640호 및 10-2002-071227호 참조).First, the applicant has previously filed a bonding apparatus of two kinds of liquid crystal display devices (see Korean Patent Application Nos. 10-2002-0006640 and 10-2002-071227).
도 2는 본 출원인에 의해 기 출원된 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-0006640)를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows a bonding apparatus (Korean Patent Application 10-2002-0006640) previously filed by the applicant.
즉, 액정표시소자의 합착 장치는, 합착기 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동 장치와, 진공 장치, 벤트 장치 그리고, 로더부(30)를 포함하여 구성된다.That is, the bonding apparatus of a liquid crystal display element is comprised including the
상기 합착기 챔버(110)는 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상 태를 이루면서 각 기판 간 가압을 통한 합착과 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구(111)가 형성되어 이루어진다.The interior of the
이 때, 상기 합착기 챔버(110)에는, 그 둘레면 일측에 진공 장치로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관(112)이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스(N2) 유입이 이루어져 상기 합착기 챔버(110) 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(113)이 연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성된다.At this time, the
또한, 상기에서 공기 배출관(112) 및 벤트관(113)에는 그 관로의 선택적인 개폐를 위해 전자적으로 제어 받는 개폐 밸브(112a,113a)가 각각 구비된다.In addition, the
그리고, 상기 스테이지부는 상기 합착기 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 로더부(30)를 통해 상기 합착기 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(10, 20)을 상기 합착기 챔버(110) 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.In addition, the stage unit is installed in the upper space and the lower space in the
이 때, 상기 상부 및 하부 스테이지(121, 122)에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(ESC;Electric Static Chuck)(121a, 122a)이 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(121b)이 형성된다.
At this time, the upper and
상기와 같은 정전척(121a, 122a)은 복수개의 평판 전극 쌍으로 이루어지며 각 쌍의 평판 전극에는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 구비된다.The
또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공 홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전척(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공 홀(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.In addition, in the configuration of the
상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(122a)이 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(도시는 생략함)이 형성된다.At least one
상기 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, 합착기 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)가 구성된다.The stage moving device has a moving
상기 진공 장치는 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 흡입 펌프(200)가 구비된 공간은 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성된다.
The vacuum device serves to transfer suction force so that the interior of the
그리고, 상기 로더부(30)는 상기한 합착기 챔버(110) 및 상기 합착기 챔버(110) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 구축되어, 액정이 적하된 제 1 기판(10) 또는, 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 각각 전달받아 상기 합착 장치의 합착기 챔버(110) 내부에 선택적으로 반입 혹은, 반출하는 역할을 수행한다.In addition, the
이 때, 상기와 같은 로더부는 액정이 적하된 제 1 기판(10)의 반송을 위한 어느 하나의 아암(이하, “제 1 아암”이라 한다)(31)과, 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)의 반송을 위한 다른 하나의 아암(이하, “제 2 아암”이라 한다)(32)을 포함하여 구성되며, 제 1, 제 2 기판(10, 20)이 상기 각 아암(31, 32)에 얹혀진 상태로써 합착기 챔버(110) 내부로 반송되기 전의 대기 상태에서는 상기 제 1 아암(31)이 제 2 아암(32)에 비해 상측에 위치되도록 구성된다.At this time, the loader unit as described above is any one arm (hereinafter referred to as "first arm") 31 for conveyance of the
이는, 상기 제 1 아암(31)에 얹혀지는 제 1 기판(10)이 그 상면에 액정이 적하된 상태임과 더불어 제 2 아암(32)에 얹혀지는 제 2 기판(20)은 씨일재가 도포된 면이 하면에 위치됨을 고려할 때 만일, 상기 제 2 아암(32)이 제 1 아암(31)에 비해 상측에 위치될 경우 상기 제 2 아암(32)의 움직임에 따라 발생되어 비산될 수 있는 각종 이물질이 상기 제 1 아암(31)에 얹혀있는 제 1 기판(10)의 액정에 낙하되어 그 손실을 유발할 수 있는 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 상기 제 1 아암(31)을 제 2 아암(32)의 상측에 위치되도록 구성하는 것이다.This is because the
또한, 상기 로더부에 의해 진공 챔버(110) 내부로 반입되어 각 스테이지(121,122)에 로딩된 각 기판(10,20)간의 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라 인 장치(60)가 설치된다.In addition, an aligning
이와 같이 구성된 합착 장치를 이용한 액정표시소자 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.The liquid crystal display device manufacturing method using the bonding apparatus configured as described above is as follows.
먼저, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 후 액정이 적하된 제 1 기판(10)과, 칼라 필터 어레이가 형성된 후 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 준비한다. First, after forming a thin film transistor array, a
그리고, 도 2의 점선 부분에 따른 상태와 같이, 상기 로더부(30)는 제 1 아암(31)에 상기 액정이 적하된 제 1 기판(10)을 대기시키고 제 2 아암(32)에 상기 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 대기시킨다.As shown in the dotted line of FIG. 2, the
이 상태에서 진공 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면 상기 로더부(30)는 제 2 아암(32)을 제어하여 상기 씨일재가 도포된 제 2 기판(20)을 상기 개방된 유출구(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 상측 공간에 설치된 상부 스테이지(121)에 반입시켜 상기 상부 스테이지(121)가 상기 제 2 기판(20)을 진공 흡착하도록 한 후, 제 1 아암(31)을 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(10)을 상기 진공 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)에 반입시켜 상기 하부 스테이지(122)가 상기 제 1 기판(10)을 진공 흡착하도록 한다.In this state, when the
만일, 상기한 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지(122)에 합착된 기판이 존재한다면, 상기 제 2 기판(20)을 반입하였던 제 2 아암(32)이 상기 제 2 기판(20)의 반입 후 상기 하부 스테이지(122)에 존재하는 합착된 기판을 언로딩 시키도록 함으로써 로딩과 언로딩이 동시에 수행되도록 하여 그 작업 시간상의 단축을 얻을 수 있도록 한다.In the above process, if the bonding process is performed just before and the substrate bonded to the
그리고, 상기한 과정을 통한 각 기판(10, 20)의 로딩이 완료되면 로더부(30)를 구성하는 각 아암(31, 32)이 진공 챔버(110)의 외부로 빠져나감과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어(114)가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 상기 진공 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.When the loading of the
이후, 상기 흡입 펌프(200)가 구동하여 공기 흡입력을 발생시킴과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 공기 배출관(112)에 구비된 개폐 밸브(112a)가 상기 공기 배출관(112)을 개방된 상태로 유지시켜 상기 진공 챔버(110) 내부를 진공의 상태로 만들게 된다.Thereafter, the
이렇게, 일정 시간 동안의 흡입 펌프(200) 구동에 의해 진공 챔버(110) 내부가 진공 상태를 이루게 되면, 상기 흡입 펌프(200)의 구동이 중단됨과 동시에 공기 배출관(112)의 개폐 밸브(112a)가 동작하여 상기 공기 배출관(112)을 폐쇄된 상태로 유지시키게 된다.As such, when the inside of the
그리고, 상기와 같이 진공 챔버(110) 내부가 완전한 진공 상태를 이루게 되면 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)는 그 각각의 정전 제공기기(121a,122a)에 전원을 인가하여 각 기판(10,20)을 정전 흡착하게 된다.In addition, when the inside of the
이 상태에서 상기 스테이지 이동장치는, 구동 모터(133)를 구동하여 상기 상부 스테이지(121)를 하향 이동시킴으로써 상기 상부 스테이지(121)를 하부 스테이지(122)에 근접 위치시키게 되며, 이와 함께 얼라인 장치(60)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(10,20)간 정렬 상태를 확인함과 더불어 각 스테이지(121,122)에 축결합된 이동축(131,132) 및 회전축에 제어 신호를 전달하여 각 기판을 상호 정렬시키게 된다.In this state, the stage shifting device drives the driving
이후, 상기 스테이지 이동장치가 계속적인 구동신호를 전달받아 구동하면서 상부 스테이지(121)에 부착된 제 2 기판(20)을 하부 스테이지(122)에 부착된 제 1 기판(10)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 일차적인 합착을 수행하게 된다.Subsequently, the stage moving device receives and drives the continuous driving signal while keeping the
이 때, 상기 일차적인 합착이라 함은 상기한 각 스테이지(121,122) 이동에 의한 가압을 통해 완전한 합착 공정을 완료하는 것이 아니라 대기압 상태로의 변경시 각 기판 사이로 공기가 유입될 수 없을 정도로만 합착하는 것을 말한다.In this case, the primary bonding means not to complete the complete bonding process through pressurization by the movement of the
따라서, 상기한 일차적인 합착 공정이 완료되면, 상기 상부 스테이지(121)의 정전 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(121)를 합착된 기판(10, 20)으로부터 분리시킨다. 그리고, 상기 벤트관(113)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(113a)가 동작하면서 상기 벤트관(113)을 개방시키게 되고, 이로 인해 진공 챔버(110) 내부는 점차 대기압 상태로 되면서 상기 진공 챔버(110) 내부에 기압차를 부여하게 되어 이 기압차로 인한 각 기판간 합착이 재차적으로 이루어지게 된다.Therefore, when the primary bonding process is completed, the electrostatic attraction force of the
이에 보다 완전한 기판간 합착이 이루어지며, 이러한 합착 공정이 완료되면 진공 챔버(110)의 차폐 도어가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 유출구(111)를 개방시키게 된다.Thus, a more complete substrate-to-substrate bonding is performed, and when the bonding process is completed, the shielding door of the
이후, 상기 로더부(30)에 의한 상기 합착 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.Subsequently, the unloading of the bonded substrate is performed by the
또한, 본 출원인은 진공 챔버가 별도로 형성되지 않고 상부 챔버 유닛과 하부 챔버 유닛을 포함하여 구성되어 상하부 챔버 유닛이 접촉될 때 진공 챔버가 만 들어지는 합착 장치를 본 출원인은 기 출원한 바 있다(대한민국 특허출원 10-2002-071227호 참조).In addition, the present applicant has previously filed a bonding apparatus in which a vacuum chamber is formed when the upper and lower chamber units are contacted by including an upper chamber unit and a lower chamber unit without separately forming a vacuum chamber. See patent application 10-2002-071227).
도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조 공정용 기판 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-071227호)의 최초 상태를 나타낸 구성도이다. 3 is a configuration diagram showing an initial state of a substrate bonding apparatus (Korean Patent Application No. 10-2002-071227) for a liquid crystal display device manufacturing process previously filed by the present applicant.
이를 통해 알 수 있듯이, 합착 장치는, 크게, 베이스 프레임(100)과, 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)과, 챔버 이동 수단(310,320,330,340,350)과, 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)와, 밀봉수단과, 한 쌍의 저진공 챔버 유닛(410,420)과, 얼라인 수단(510,520,530)과, 진공 펌핑 수단(610,622)과, 서포트 수단(710)과, 광경화 수단을 포함하여 구성된다.As can be seen from this, the bonding apparatus is largely the
상기 베이스 프레임(100)은 지면에 고정된 상태로 상기 합착 장치의 외관을 형성하며, 여타의 각 구성을 지지하는 역할을 수행한다.The
그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)은 상기 베이스 프레임(100)의 상단 및 하단에 각각 장착되고, 상호 결합 가능하게 동작된다.In addition, the
상기 상부 챔버 유닛(210)은 외부 환경에 노출되는 상부 베이스(211)와, 상기 상부 베이스(211)의 저면에 밀착 고정되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 상부 챔버 플레이트(212)를 포함하여 구성된다.The
이 때, 상기 상부 챔버 플레이트(212)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 상부 스테이지(230)가 구비되며, 상기 상부 스테이지(230)는 상기 상부 챔버 유닛(210)과 연동되도록 장착된다.In this case, an
또한, 상기 상부 챔버 유닛(210)을 구성하는 상부 베이스(211)와 상부 챔버 플레이트(212) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 1 씨일 부재”라 한다)(213)가 구비되어 상기 상부 챔버 플레이트(212)의 내측 공간과 외측 공간 간이 차단된다.In addition, a seal member (hereinafter referred to as a “first seal member”) 213 is provided between the
이와 함께, 상기 하부 챔버 유닛(220)은 베이스 프레임(100)에 고정된 하부 베이스(221)와, 상기 하부 베이스(221)의 상면에 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하게 장착되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 하부 챔버 플레이트(222)를 포함하여 구성된다.In addition, the
이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 하부 스테이지(240)가 구비되며, 상기 하부 스테이지(240)는 상기 하부 베이스(221)의 상면에 고정된다.In this case, a
또한, 상기 하부 챔버 유닛(220)을 구성하는 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 씨일 부재(이하, “제 2 씨일 부재”라 한다)(224)가 구비되어 상기 제 2 씨일 부재(224)를 기준으로 하부 챔버 플레이트(222) 내측의 하부 스테이지(240)가 구비되는 공간과 그 외곽측의 공간 간이 차단된다.In addition, a seal member (hereinafter referred to as a “second seal member”) 224 is provided between the
이와 함께, 상기 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 적어도 하나 이상의 서포트부(225)가 구비되어 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 소정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있도록 지지한다.In addition, at least one
이 때, 상기 서포트부(225)는 그 일단이 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 저면에 고정되고, 그 타단은 하부 베이스(221)의 저면에 고정된 부위로부터 수평 방향으로의 자유로운 유동이 가능하도록 장착된다. 이러한 서포트부(225)는 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 자유롭게 함으로써 상기 하 부 챔버 플레이트(222)의 전후 및 좌우 이동이 가능하도록 한다.At this time, one end of the
상기에서 제 1 씨일 부재(213) 및 제 2 씨일 부재(224)는 가스켓이나 오링 등과 같은 밀봉을 위한 재질로 형성된다.The
그리고, 상기 챔버 이동 수단은 베이스 프레임(100)에 고정된 구동 모터(310)와, 상기 구동 모터(310)에 축결합된 구동축(320)과, 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 세워진 상태로써 상기 구동축(320)으로부터 구동력을 전달받도록 연결된 연결축(330)과, 상기 구동축(320)과 상기 연결축(330)을 연결하는 연결부(340) 그리고, 상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)를 포함하여 구성된다.In addition, the chamber moving means includes a
이 때, 상기 구동 모터(310)는 베이스 프레임(100)의 내측 저부에 위치되어 지면과 수평한 방향으로 그 축이 돌출된 양축모터로 구성된다.At this time, the
또한, 상기 구동축(320)은 상기 구동 모터(310)의 두 축에 대하여 수평한 방향으로 구동력을 전달하도록 각각 연결되며, 상기 연결축(330)은 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 구동력을 전달하도록 연결된다.In addition, the
상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)는 상부 챔버 유닛(210)과 접촉된 상태에서 상기 연결축(330)의 회전 방향에 따라 상향 혹은, 하향 이동되면서 상기 상부 챔버 유닛(210)을 이동시키는 역할을 수행하며, 통상의 너트 하우징과 같은 구성을 이룬다.The
또한, 상기 연결부(340)는 수평 방향으로 전달되는 구동축(320)의 회전력을 수직 방향을 향하여 연결된 연결축(330)으로 전달할 수 있도록 베벨 기어로 구성된 다.In addition, the
그리고, 상기 각 스테이지(230,240)는 각 챔버 유닛(210,220)에 고정되는 고정 플레이트(231,241)와, 각 기판이 고정되는 흡착 플레이트(232,242) 그리고, 상기 각 고정 프레이트(231,241)와 흡착 플레이트(232,242) 사이에 구비된 다수의 고정 블럭(233,243)을 포함하여 구성된다.Each of the
이 때, 상기 각 흡착 플레이트(232,242)는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)으로 구성된다.In this case, each of the
상기 밀봉수단은 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 상면을 따라 임의의 높이로 돌출되도록 장착된 오링(O-ring)(이하, “제 3 씨일 부재”라 한다)(250)으로 구성되며, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 통상의 고무 재질로 형성된다.The sealing means is an O-ring (hereinafter referred to as “third seal member”) 250 mounted to protrude to an arbitrary height along the upper surface of the
이 때, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 상기 상부 및 하부 챔버 유닛(210,220)이 서로 결합될 경우 그 내부 공간의 각 스테이지(230,240)에 고정된 한 쌍의 기판이 서로 밀착되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성된다. In this case, the
그리고, 상기 각 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 내부는 진공 상태를 이루는 공간을 가지도록 형성되어 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상면 및 하부 챔버 유닛(220)의 저면에 각각의 일면이 밀착된다.In addition, each of the low vacuum chamber units 410 and 420 may be formed to have a space forming a vacuum state, and one surface of each of the low vacuum chamber units 410 and 420 may be in close contact with the upper surface of the
이 때, 상기 각각의 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 중앙 부위로 갈수록 점차 내부 공간이 커지도록 형성된다. In this case, each of the low vacuum chamber units 410 and 420 is formed such that the inner space gradually increases toward its central portion.
이의 형상은, 상기 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)이 서로 결합된 상태에서 그 내부 공간이 진공될 경우 상기한 각 챔버 유닛(210,220)의 외부가 이루는 대기압과의 기압 차이에 의해 각 스테이지(230,240)가 휠 수 있으며, 특히 그 중앙부분으로 갈수록 휨 정도가 점차 커지기 때문에 상기한 중앙부위의 처짐을 최대한 방지할 수 있도록 한 것이다.The shape of the
그리고, 상기 얼라인 수단은 각 스테이지(230,240)에 고정되는 각 기판(110,120)간의 위치 정렬을 위해 사용되며, 하부 스테이지(240)의 위치 변동은 이루어지지 않도록 하되, 하부 챔버 유닛(220)을 이동시켜 상부 스테이지(230)의 위치 변동을 수행함으로써 각 기판(110,120)간의 위치 정렬이 수행되도록 하는 것이다.The alignment means is used to align positions between the
상기와 같은 얼라인 수단은 다수의 리니어 액츄에이터(510)와, 다수의 얼라인 카메라(520)와, 다수의 캠(도면에는 도시되지 않음)과, 다수의 복원 수단(도면에는 도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.Such an alignment means includes a plurality of
상기 각 리니어 액츄에이터(510)는 상부 챔버 유닛(210)의 둘레를 따라 장착되며, 이동축(511)을 하향 이동시켜 상기 이동축(511)이 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 수용홈(222a)에 수용되도록 동작한다.Each of the
이와 함께, 상기 리니어 액츄에이터(510)는 하부 스테이지(240)의 기울어진 정도와 동일하게 상부 스테이지(230)가 기울어지도록 보정하여 각 스테이지(230,240)의 작업면이 서로 수평을 이루도록 한다.In addition, the
이러한, 상기 리니어 액츄에이터(510)는 적어도 상부 챔버 유닛(210)의 두 대각되는 모서리 부위에 구비되어야 하며, 보다 바람직하게는 상기 상부 챔버 유닛(210)의 네 모서리 부위에 각각 구비한다.The
이 때, 상기 각 수용홈(222a)은 상기 각 이동축(511)의 끝단 형상과 대응되도록 형성한다. 즉, 상기 각 이동축(511)의 저면 및 상기 각 수용홈(222a)의 내면을 그 중앙측으로 갈수록 점차 하향 경사지게 형성하는 것이다.At this time, the receiving
이는, 상기 각 이동축(511)과 상기 각 수용홈(222a) 간의 접촉이 이루어질 경우 상호간의 위치가 정확히 일치되지 않는다 하더라도 상기 각 이동축(511)의 끝단이 각 수용홈(222a) 내의 경사면에 안내를 받는 과정에서 상호간의 위치가 정확히 일치될 수 있도록 하기 위한 것이다.When the contact between the respective moving
또한, 상기 각 얼라인 카메라(520)는 상부 챔버 유닛(210) 혹은, 하부 챔버 유닛(220)을 관통하여 각 스테이지(230,240)에 고정될 기판(도면에는 도시되지 않음)의 얼라인 마크(도시는 생략함)를 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 둘 이상이 상기 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)에 고정될 각 기판의 적어도 대각된 두 모서리를 관측하도록 위치된다.In addition, each
상기 진공 펌핑 수단(610, 622)은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)에 구비되며, 각 챔버 유닛(210,220)의 내측 공간을 진공시키는 역할을 수행한다.The vacuum pumping means (610, 622) is provided in at least one chamber unit (210, 220), serves to vacuum the inner space of each chamber unit (210, 220).
상기 서포트 수단(710)은 상기 하부 스테이지(240)를 관통하여 상향 돌출되도록 구성되어 상기 하부 스테이지(240)로 로딩되는 기판(120)을 안착하는 역할 및 상기 하부 스테이지(240)에 안착된 합착 기판(110,120)을 언로딩 하기 위한 역할을 수행한다.
The support means 710 is configured to protrude upward through the
물론, 상기 기판(120)의 로딩이 이루어지지 않을 경우 상기 서포트 수단(710)의 상면은 상기 하부 스테이지(240)의 상면에 비해 낮게 위치된다.Of course, when the substrate 120 is not loaded, the upper surface of the support means 710 is positioned lower than the upper surface of the
그리고, 상기 광경화 수단은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)을 관통하여 장착되며, 각 스테이지(230,240)에 고정되는 기판(110,120)의 씨일재 도포 영역을 임시 경화하는 역할을 수행한다. 이러한 광경화 수단은 UV 조사를 수행하는 UV 조사부로 구성된다.The photocuring means is mounted through at least one of the
또한, 상기 하부 챔버 유닛의 하부 챔버 플레이트(222) 표면에 각 챔버 유닛(210,220)간 간격 확인을 위한 간격 확인 센서(920)를 더 구비하여 각 기판(110,120)간의 합착 공정이 진행되는 도중 상부 챔버 유닛(210)의 이동에 대한 오류를 미연에 확인할 수 있도록 한다.In addition, an upper chamber is further provided on the surface of the
이하, 상기와 같이 구성된 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 제조 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing method of the liquid crystal display device using the bonding apparatus configured as described above will be briefly described.
먼저, 액정이 적하된 제 1 기판과 씨일재가 도포된 제 2 기판이 다른 공정 라인에 의해 준비되어 진다. First, the 1st board | substrate with which the liquid crystal was dripped, and the 2nd board | substrate with which the sealing material was apply | coated are prepared by another process line.
로더부(도면에는 도시되지 않음)에 의해 씨일재(도면에는 도시되지 않음)가 도포된 제 2 기판을 상기 시일재가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 상기 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입한다. Inside the space between the
그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하 방향으로 이동하여 상기 반입된 제 2 기판에 상부 스테이지(230)가 근접되도록하여 진공 흡착력과 상기 흡착 플레이트(정전척)(232)에 의한 정전 흡착력에 의해 상부 스테이지(230)가 상기 반 입된 제 2 기판을 부착하여 상승한다.In addition, the
상기 상부 스테이지(230)에 제 2 기판의 부착이 완료되면, 상기 상부 챔버 유닛(210)은 상승하여 최초의 위치로 복귀되고, 상기 로더부에 의해 상기 액정이 적하된 제 1 기판이 각 챔버 유닛(210,220) 사이의 공간 내부로 반입된다. When the attachment of the second substrate to the
이의 상태에서, 상기 하부 스테이지(240)에 장착되어 있던 서포트 수단(710)이, 상승하면서 상기 로더부에 얹혀져 있는 제 1 기판을 받침과 더불어 상기 로더부가 반출된다. 그리고, 상기 서포트 수단(710)이 하강하여 상기 하부 스테이지(240)에 상기 제 1 기판을 안착하고, 상기 하부 스테이지(240)가 진공력 및 정전력을 이용하여 상기 제 1 기판을 고정한다.In this state, the support means 710 mounted on the
그리고, 상기 각 기판의 로딩이 완료되면, 챔버 이동 수단의 구동 모터(310)가 구동되어 구동축(320) 및 연결축(330)을 회전시켜 쟈키부(350)를 하향 이동시킨다. 이의 경우, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)이 상기 쟈키부(350)와 함께 점차 하향 이동된다.When the loading of each substrate is completed, the driving
이 때에는, 각 리니어 액츄에이터(510)의 구동에 의해 각 이동축(511)이 임의의 높이만큼 하향 돌출된 상태를 이루고 있기 때문에 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하향 이동하면 상기 각 이동축(511)의 끝단은 각 수용홈(222a) 내에 수용됨과 더불어 상기 각 수용홈(222a)의 내면에 접촉하게 된다.At this time, since each of the moving
이후, 상기 각 리니어 액츄에이터(510)의 이동축(511)은 그 결정된 돌출 높이만큼 돌출된 상태로 챔버 이동 수단에 의해 하향 이동되는 상부 챔버 유닛(210)을 따라 하향 이동되고, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)은 계속적인 하향 이동에 의해 상부 챔버 플레이트(212)의 저면이 하부 챔버 플레이트(222)의 둘레 부위를 따라 장착된 제 3 씨일 부재(250)의 상면에 접촉된다.Thereafter, the moving
이 상태에서 상기 쟈키부(350)가 계속적으로 하향 이동된다면 상기 쟈키부(350)는 상기 상부 챔버 유닛(210)으로부터 취출됨과 더불어 상기 상부 챔버 유닛(210) 그 자체의 무게 및 대기압에 의해 각 기판(110,120)이 위치되는 각 챔버 유닛(210,220)의 내부 공간은 그 외부 공간으로부터 밀폐된다.In this state, if the
이와 함께, 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판은 상기한 상부 챔버 유닛(210)의 무게 및 대기압에 의해 일정부분의 가압이 이루어진다.In addition, each substrate attached to each of the
이 때, 상기 각 기판 간은 완전히 합착되지는 않으며, 어느 한 기판의 위치 변동이 가능한 정도로만 합착된다. 이와 같은 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)간의 간격은 간격 확인 센서(920)에 의해 판독된 정보가 이용된다.At this time, the respective substrates are not completely bonded, but are bonded only to the extent that positional variation of any one substrate is possible. The interval between the
상기의 상태에서 진공 펌프 수단(610)이 구동되면서 각 기판이 구비된 공간이 진공된다. 상기 공간의 완전 진공이 이루어지면, 얼라인 수단에 의한 기판간 위치 정렬이 수행된다.In the above state, the vacuum pump means 610 is driven, and the space provided with each substrate is vacuumed. When a full vacuum of the space is made, the alignment of the substrates by the alignment means is performed.
즉, 상기 얼라인 카메라(520)가 각 기판에 형성된 각 얼라인 마크를 관측하여 각 기판 간의 편차량을 확인하고, 상기 편차량을 기준으로 상부 스테이지(230)가 이동하여야 될 거리를 확인한 후 각 캠의 회전량을 조작함으로써 하부 챔버 플레이트(222)를 이동시켜 수행된다.That is, the
이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 리니어 액츄에이터(510)에 의해 상부 챔버 유닛(210)과 연결되어 있고, 서포트부(225)에 의해 하부 베이스(221)와는 일정 간격 이격된 상태이기 때문에 상기 각 캠의 회전에 의해 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 어느 한 방향으로 이동된다면 상기 상부 챔버 유닛(210) 역시 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 이동 방향으로 이동된다.In this case, the
특히, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 하부 스테이지(240)와는 별개로 이루어져 있기 때문에 결국, 상부 스테이지(230)만 이동되는 효과를 얻게 되어 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판 간의 원활한 위치 정렬이 가능하다.Particularly, since the
이와 같이 각 기판을 정렬시키고 씨일재가 서로 합착되도록 가압한 후, 상부 스테이지(230)에 인가되고 있던 흡착력 및 정전력을 해제하고 상기 챔버 이동 수단이 동작되면서 상부 챔버 유닛(210)을 소정의 높이만큼 상승시킨다.After aligning the substrates and pressing the seal members to be bonded to each other, the release force and the electrostatic force applied to the
이 때, 상부 스테이지(230)에 부착되어 있던 제 2 기판은 상기 상부 스테이지(230)로부터 떨어져 하부 스테이지(240)에 부착되어 있던 제 1 기판과 소정의 정도만 합착된 상태를 유지한다.At this time, the second substrate attached to the
물론, 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상승 거리는 각 챔버 플레이트(212,222) 내부의 공간이 제3씨일 부재(250)에 의해 외부 환경과는 밀폐된 상태를 유지할 수 있을 정도로 미세한 높이 만큼 상승되어야 한다.Of course, the rising distance of the
이 상태에서 얼라인 카메라(520)에 의한 재차적인 각 기판 간 위치 정렬에 대한 확인이 수행되는데, 이의 경우에는 각 기판에 형성된 정렬 마크를 이용하여 그 위치 정렬의 확인이 이루어진다.In this state, the
만일, 상기 위치 정렬의 확인 결과 각 기판 간의 위치 정렬이 정확히 이루어지지 않아 오차 범위를 벗어났다면 각 캠을 이용한 재차적인 상부 스테이지(230)의 위치 조절이 수행된다.If, as a result of checking the position alignment, the position alignment between the substrates is not precisely made and the error range is exceeded, the position adjustment of the
그리고, 상기 위치 정렬의 확인 결과 각 기판 간의 위치 정렬이 정확히 이루어졌으면, 각 기판이 위치된 공간 내에 N2 가스를 주입시켜 상기 씨일재에 의해 합착된 두 기판을 가압하도록 상기 공간을 대기압 상태로 만든다.If the alignment between the substrates is correct as a result of the alignment check, N2 gas is injected into the space in which the substrates are positioned to bring the space into the atmospheric pressure to press the two substrates bonded by the seal material.
즉, 상기 씨일재로 합착된 두 기판 사이의 공간은 진공 상태이므로 상기 각 기판 사이와 외부의 기압 차이에 의해 상기 두 기판은 더욱 가압되어 완전한 합착이 이루어진다.That is, since the space between the two substrates bonded to the seal material is in a vacuum state, the two substrates are further pressurized by the difference in air pressure between the respective substrates and the outside to achieve complete bonding.
그리고, 상기 합착된 두 기판의 씨일재에 UV를 조사하여 상기 씨일재를 경화시킨 후, 상기 합착된 기판을 언로딩한다. Then, the seal material of the two bonded substrates is irradiated with UV to cure the seal member, and then the bonded substrate is unloaded.
상기와 같이 합착된 기판의 언로딩이 이루어지면서 또 다른 기판 간의 합착이 반복적으로 수행된다.As the unloading of the bonded substrates is performed as described above, the bonding between the other substrates is repeatedly performed.
그러나, 상기 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같은 본 출원인에 의해 기 출원된 합착 장치에 있어서도, 두 기판을 합착한 후, 상부 스테이지(121, 230)에 제공된 진공 또는 정전 흡착력을 해제하고 상기 합착된 기판으로부터 상부 스테이지(121, 230)를 이격시키기 위하여 상기 상부 스테이지(121, 230)의 상승 시, 상기 상부 스테이지(121, 230)와 합착된 기판 간의 인력에 의해 기판이 들어 올라가는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 합착된 제 1, 제 2 기판이 분리되거나 상기 두 기판을 합착하고 있는 시일재에 데미지가 발생되어 합착된 두 기판 사이에 공기가 유입되게 되어 합착 공정에 불량이 발생하게 된다.
However, in the bonding apparatus previously filed by the present applicant as described in FIG. 2 and FIG. 3, after bonding the two substrates together, the vacuum or electrostatic adsorption force provided to the
도 4a 내지 4c는 도 2 또는 도 3의 합착 장치에서의 공정 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views of the process in the bonding apparatus of FIG. 2 or 3.
도 4a와 같이, 상부 스테이지(121 or 230) 및 하부 스테이지(122 or 240)에 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 로딩하고, 도 4b와 같이, 상기 상부 스테이지(121 or 230)을 하강하여 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 정렬한 다음 씨일재가 합착되도록 가압한다.As shown in FIG. 4A, the first and
그리고, 합착 장치를 벤트시키기 전에 상기 상부 스테이지(121 or 230)의 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(121 or 230)를 상승 시키면, 상기 상부 스테이지(121 or 230)와 합착된 기판(10, 20) 간의 인력에 의해 기판이 들어 올라가는 현상이 발생하게 되므로, 합착된 제 1, 제 2 기판이 분리되거나 상기 두 기판 사이에 공기가 유입되게 되어 합착 공정에 불량이 발생하게 된다. In addition, when the suction force of the
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 상부 스테이지(121, 230)에 분리 수단(separation)을 형성한다.The present invention forms a separation means in the upper stage (121, 230) to solve this problem.
본 발명에 따른 분리 수단을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the separation means according to the invention in more detail with reference to the accompanying drawings as follows.
도 5는 본 발명에 따른 합착 장치에서 상부 스테이지에 분리 수단이 형성됨을 간략하게 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view briefly showing that the separating means are formed in the upper stage in the bonding apparatus according to the present invention.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 씨일재를 가압하고 챔버를 벤트하기 전 또는 후에 합착된 기판(10, 20)으로부터 상부 스테이지(121 or 230)를 상승시킬 때, 분리 핀(552)을 구동하여 상부 스테이지와 합착된 기판 간의 인력에 의해 기판이 들려지는 현상을 방지한다.
That is, as shown in FIG. 5, when the
도 6은 본 발명에 따른 분리 수단이 형성된 상부 스테이지의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 6의 I-I' 선상의 상부 스테이지 단면도이다.FIG. 6 is a plan view of the upper stage in which the separating means according to the present invention is formed, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the upper stage along the line II ′ of FIG. 6 according to the first embodiment of the present invention.
도 2에서 상부 스테이지(121)를 승강하기 위한 이동축(131)이 상부 스테이지(121)의 중앙 부분에 설치된다. 따라서, 분리 수단을 승강하기 위한 제 1, 제 2 실린더(550, 560)가 상기 이동축 양측의 상부 스테이지(121)상에 고정된다. 그리고 상기 각 실린더(550, 560)의 실린더 축에는 동력전달부재(551)가 상기 상부 스테이지(121)에 평행하게 설치되고, 상기 상부 스테이지(121)에는 핀을 관통할 수 있는 관통홀(553)이 일정한 간격으로 형성되고, 상기 동력전달부재(551)에는 수직한 방향으로 상기 관통 홀(553)을 통해 상하 운동을 할 수 있도록 복수개의 핀(552)이 형성된다.In FIG. 2, a moving
이와 같은 구성은 도 3의 합착 장치에도 적용할 수 있다.Such a configuration can also be applied to the bonding apparatus in FIG. 3.
즉, 도 3의 합착 장치는 이동축이 형성되지 않고 별도의 진공 챔버를 구비하고 있지 않기 때문에, 도 6 및 도 7과 같은 구성에서, 실린더(550)를 상부 스테이지(230)의 중앙 부분에 하나 설치하고, 관통 홀(553)과 핀(552) 사이에 공기의 유출이 차단되어야 한다. 따라서, 관통 홀(553)과 핀(552) 사이에 오 링(O ring)(556)이 더 설치된다.That is, since the bonding device of FIG. 3 does not have a moving shaft and does not have a separate vacuum chamber, in the configuration as shown in FIGS. 6 and 7, one
또한, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 6의 I-I' 선상의 상부 스테이지 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the upper stage taken along line II ′ of FIG. 6 according to the second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리 수단은, 도 8에 도시한 바와 같이, 분리 수단을 승강하기 위해 상부 스테이지(121 or 230) 내부에 관통 홀(553)은 물론 작 동 공간(555)이 더 형성된다. 따라서, 분리 수단을 승강시키는 제 1, 제 2 실린더(550, 560)가 상기 이동축 양측의 상부 스테이지(121)상에 고정되고, 상기 각 실린더(550, 560)의 실린더 축에는 동력전달부재(551)가 상기 상부 스테이지(121)에 평행하게 설치되고, 상기 동력전달부재(551)에 연결되어 상기 작동 공간에 연결부재(557)가 형성되며, 상기 연결부재(557)에는 수직한 방향으로 상기 관통 홀(553)을 통해 상하 운동을 할 수 있도록 복수개의 핀(552)이 형성된다.As shown in FIG. 8, the separating means according to the second embodiment of the present invention includes a through
이와 같은 본 발명의 제 2 실시예의 구성은 도 3의 합착 장치에도 적용할 수 있다.This configuration of the second embodiment of the present invention can also be applied to the bonding apparatus in FIG.
즉, 도 3의 합착 장치는 이동축이 형성되지 않고 별도의 진공 챔버를 구비하고 있지 않기 때문에, 도 6 및 도 8과 같은 구성에서, 실린더(550)를 상부 스테이지(230)의 중앙 부분에 하나 설치하고, 관통 홀(553)과 동력전달부재(551) 사이에 공기의 유출이 차단되어야 한다. 따라서, 관통 홀(553)과 동력전달부재(551) 사이에 오링(556)이 더 설치된다.That is, since the cementing apparatus of FIG. 3 does not have a moving shaft and does not have a separate vacuum chamber, in the configuration as shown in FIGS. 6 and 8, one
이와 같은 분리 수단은 단순히 핀 모양으로 형성됨에 한정되지 않고 바(bar)모양으로도 형성될 수 있다.Such a separating means is not limited to being simply formed in a pin shape, but may be formed in a bar shape.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 상부 스테이지의 배면도이다.9-12 are rear views of the upper stage according to the invention.
즉, 도 9와 같이, 분리 수단이 핀 모양으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 도 10 내지 도 12와 같이 바 모양으로 형성된다.That is, as shown in FIG. 9, the separating means may not only be formed in a pin shape, but also may be formed in a bar shape as shown in FIGS. 10 to 12.
즉, 상부 스테이지(121 or 230)의 배면에 바 모양으로 요부가 형성되고, 상기 요부에 바(558)가 수용된다. 그리고, 도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같이, 실 린더(550)가 상부 스테이지(121 or 230)의 상부면에 고정되고, 상기 상부 스테이지(121 or 230)에 상기 동력전달부재(551) 및/또는 연결부재(557)가 움직일 수 있도록 관통 홀(553) 또는 작동 공간(555)이 형성되어 상기 바(558)가 상기 동력전달부재(551) 또는 연결부재(557)에 연결되도록 구성된다.That is, a recess is formed in a bar shape on the rear surface of the
도 10에서는 바(558)가 일 방향으로 형성된 실시예를 나타내고 있고, 도 11은 바(558)가 매트릭스 형태로 배열된 실시예를 나타내고 있으며, 도 12는 바(558)가 복수개의 링 모양으로 배열되는 실시예를 나타내고 있다.10 shows an embodiment in which the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 합착 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.In the bonding apparatus according to the present invention as described above, the following effects are obtained.
상부 스테이지에 상기 상부 스테이지로부터 기판을 분리시킬 수 있는 분리 수단을 설치하여 두 기판을 합착한 후, 진공 챔버를 벤트하기 전후에 상기 상부 스테이지 상승 시, 상기 분리 수단을 이용하여 상기 상부 스테이지로부터 합착된 기판을 분리 시킬 수 있다.A separate means for separating the substrate from the upper stage is installed in the upper stage, and the two substrates are bonded together. Then, when the upper stage is raised before and after venting the vacuum chamber, the separated means is bonded from the upper stage using the separating means. The substrate can be separated.
따라서, 상기 상부 스테이지와 상기 합착된 기판 사이의 인력 등으로 인해 상기 상부 스테이지 상승 시, 기판이 들어 올라가는 현상이 발생하여 합착된 제 1, 제 2 기판이 분리되거나 상기 두 기판을 합착하고 있는 시일재에 데미지가 발생되어 합착된 두 기판 사이에 공기가 유입되는 현상을 방지할 수 있다.Accordingly, when the upper stage is raised due to the attraction force between the upper stage and the bonded substrate, a phenomenon in which the substrate rises may occur, causing the first and second bonded substrates to be separated or the two substrates bonded to each other. Damage may be generated to prevent the air from flowing in between the two bonded substrates.
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