KR100965410B1

KR100965410B1 - 액정표시소자의 기판 합착장치 및 합착방법

Info

Publication number: KR100965410B1
Application number: KR1020060065436A
Authority: KR
Inventors: 하주일
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2010-06-24
Also published as: KR20080006340A

Abstract

본 발명은, 챔버 내부에 고압을 형성하기 위한 고압챔버 ; 상기 챔버의 상부와 하부에 각각 대향되며 설치되며, TFT어레이 기판과 컬러필터 기판을 부착하기 위한 상정반과 하정반 ; 상기 두 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단 ; 상기 상정반을 수직 이동시키기 위한 이동 수단 ; 및 챔버 내부를 고압 상태로 만들기 위한 가압 펌프 ; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 기판합착 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 대기 챔버의 상부와 하부에 각각 대향 설치되며, TFT 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 부착하기 위한 상정반과 하정반, 상기 두 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단, 상기 상정반을 수직 이동시키기 위한 이동 수단을 포함하여 이루어진 대기 챔버와 ; 챔버 내부를 고압 상태로 형성하기 위한 가압 펌프와, 가합착된 기판을 지지하기 위한 기판 지지대를 포함하여 이루어진 고압 챔버 ; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 기판 합착 장치에 관한 것이다.

기판 합착 장치.

Description

액정표시소자의 기판 합착장치 및 합착방법 {Apparatus for attaching LCD glass and method thereof }

도 1 은 종래의 기판 합착 장치 1을 도시한 도면이고,

도 2 는 본 발명에 제1 실시예에 의한 기판 합착 장치를 도시한 도면이고,

도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 의한 기판 합착 장치를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부호 >

도 2

110 : 고압 챔버 120 : 상정반

130 : 하정반 140 : 상정반 이동수단

150: 구동 모터 170 : 개폐구

180 : 플레이트 190 : 진공 흡착공

200 : 가열 수단 210 : 가압 펌프

도3

310 : 대기 챔버 320 : 상정반

330 : 하정반 340 : 상정반 이동수단

350 : 구동 모터 370 : 개폐구

380 : 플레이트 390 : 진공 흡착공

510 : 고압 챔버 520 : 가압 펌프

530 : 기판 지지대 570 : 개폐구

580 : 가합착된 기판 600 : 가열 수단

본 발명은 LCD 제조 공정 중 액정 셀 공정에서 TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판을 대기압에서 합착시키는 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.

LCD 제조 공정 중 액정 셀 공정은 서로 다른 공정을 통해 완성된 TFT 어레이 기판과 컬러 필터 기판에 배향막을 도포하고, 러빙에 의한 표면처리를 하는 것으로 시작된다. 다음으로 TFT 어레이 기판에는 액정을 주입하기 위한 seal print와 컬러필터 기판의 공통단자와 TFT 어레이 기판의 bonding pad를 연결하기 위한 short가 만들어지고, 컬러필터 기판에는 일정한 cell gap을 유지하기 위한 스페이서를 뿌려준다. 상기 과정을 거친 두 기판의 위치를 정렬하여 합착하고, 각각의 LCD 패널로 절단, 분리해 액정을 주입한 후, 주입구를 차단하고 편광판을 부착함으로써 액정 셀 공정은 마무리된다.

그러나 이와 같은 액정 주입 방법을 사용하면, 두 기판을 진공으로 유지한 상태에서 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하여야 하므로, 액정 주입에 많은 시간이 소요되고, 기판이 대형화될 수록 액정 주입시간도 길어져 생산성 저하의 요인이 된다. 이에 액정 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 액정 적하 방식을 이용한 기술이 개발되어 사용되고 있다.

도 1 은 종래의 액정적하방식을 이용한 기판합착 장치를 나타내는 도면이다.

종래의 기판합착 장치는, 진공 상태를 형성하기 위한 진공챔버와, 챔버 내부의 상부와 하부에 각각 설치되어 기판을 부착하는 상정반과 하정반, 상정반을 수직이동시키는 상정반 이동 수단, 진공 펌프 등을 포함하여 구성되었다.

먼저, 도 1 에 도시된 종래의 기판 합착 장치를 살펴보면,

종래의 기판 합착 장치(10)는, 진공챔버(1), 상정반(2), 하정반(3), 상정반 이동수단(4), 진공 펌프(12) 등을 포함하여 구성된다.

상기 진공 챔버(1)는 챔버 내부를 선택적으로 진공 또는 대기압 상태로 만들기 위한 것으로, 일측에 기판의 반입, 반출을 위한 개폐구(7)를 구비하며, 진공 상 태를 형성하기 위한 진공펌프(12) 및 이와 연결된 진공관(11)과, 대기압 상태를 만들기 위해 공기를 챔버 내부로 주입하는 벤트관(6)을 구비한다.

또한 상기 진공 챔버(1) 내부에는 기판을 부착하기 위한 상정반(2)과 하정반(3)이 챔버 상부와 하부에 각각 구비되며, 상기 상정반(1)과 하정반(2)은 기판 부착을 위한 정전척(8)을 구비한다.

또한 상기의 기판 합착 장치(10)는 상정반과 연결된 상정반 이동수단(4)를 구비하며, 상기 이동수단은 구동 모터(5)와 연결되어 상정반(2)을 수직 방향으로 이동시킨다.

또한 상기 기판 합착 장치(10)는 두 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단(미도시)를 구비한다. 상기 얼라인 수단에는 하정반을 수평방향으로 이동시키는 수평이동장치와 경사 보정을 실시하여 두 기판을 수평상태에서 합착하게 하는 리니어 액츄에이터 등이 있다.

이상의 종래 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 살펴보면, 다음과 같다.

먼저, TFT 어레이 기판에 자외선 경화형 실재를 일정한 두께로 도포하고, 상기 실재의 안쪽에 액정을 적하한다. 이 때, 상기 실재는 액정 주입구가 없이 형성 된다. 또한 컬러 기판에 두 기판의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포한다.

실재와 액정이 도포된 TFT 어레이 기판을 진공 챔버(1) 내의 하정반(3)에 부착하고, 스페이서가 살포된 컬러필터 기판을 상정반(2)에 부착시킨다. 두 기판을 상정반(20)과 하정반(30)에 부착한 후, 개폐구(7)를 닫아 챔버를 밀봉하고 진공 펌프(12)를 가동하여 챔버 내부를 진공 상태로 형성한다.

다음으로, 상정반과 하정반 표면에 있는 정전척(80)을 이용하여 기판을 고정시키고, 컬러필터 기판이 부착된 상정반(2)을 수직방향으로 하강시킨다.

TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판이 소정의 간격에 도달하면 얼라인 수단(미도시)을 이용하여 두 기판의 위치를 정렬시킨다. 기판 위치의 미세 조정이 완료되어 두 기판의 위치가 정확하게 일치되면, 상정반을 하강시켜 두 기판이 밀착시킨다. 이 때 TFT 어레이 기판에 도포된 실재에 의해 두 기판은 가합착 상태에 이르게 된다.

두 기판이 가합착되면, 챔버(1) 내부에 공기를 주입시켜 대기압 상태로 만든다. 그 결과 양 기판 사이는 진공 상태이고, 외부는 대기압 상태가 되어, 기판 내부와 외부의 기압차에 의해 두 기판이 견고하게 합착되게 된다.

합착된 기판은 개폐구(7)를 통해 챔버(1) 외부로 반출하고, 반출된 기판에 자외선을 조사하여 실재를 경화시킨다.

상기한 종래의 기판 흡착 장치 및 흡착 방법은 진공 상태에서 두 기판을 가합착시킨 후 대기압에 의한 가압 효과를 통해 두 기판을 합착상태를 견고하게 만드 는 것이다. 이러한 종래의 흡착 방법을 사용할 경우, 챔버 내부를 진공 상태로 만들어야 하므로, 구동시간이 길어진다는 단점이 있다.

또한, 챔버를 밀봉하기 위한 실링 수단을 구비하여야 하고, 고가의 부품인 정전척을 구비해야 하는 등, 장치 비용의 높다는 단점도 있다.

또한, 센서, 카메라, 캠 등 고진공하에서는 사용할 수 없는 장치들이 존재함으로 인해 장치 설계에 제약이 발생하며, 설비의 부피가 대형화된다는 단점도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 진공 상태가 아닌 대기압에서 기판을 합착시키는 대기 합착 장치 및 합착 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 합착 장치는,

챔버 내부에 고압 분위기을 형성하기 위한 고압챔버 ; 상기 챔버의 상부와 하부에 각각 대향되며 설치되며, TFT어레이 기판과 컬러필터 기판을 부착하기 위한 상정반과 하정반 ; 상기 두 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단 ; 상기 상정 반을 수직 이동시키기 위한 상정반 이동수단 ; 및 고압챔버 내부를 고압 상태로 만들기 위한 가압 펌프 ; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 기판 합착 장치를 이용하여,

고압챔버 내부로 기판을 반입시키고, 상정반과 하정반에 각각 하나의 기판을 부착하는 단계 ; 상기 기판이 부착된 상정반을 하강시켜 상정반에 부착된 기판과 하정반에 부착된 기판을 접근시키는 단계 ; 대기 상태에서 상기 두 기판을 밀착하여 실재에 의한 가합착이 이루어지도록 가합착 단계 ; 두 기판의 위치를 미세하게 조정하는 기판 위치 조정 단계 ; 상기 챔버 내에 고압 상태를 형성하여 상기 기판이 강력하게 합착되도록 하는 합착 단계 ; 로 구성되는 액정표시소자의 기판 합착 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 본 발명에 따른 기판 합착 장치는,

대기 챔버의 상부와 하부에 각각 대향 설치되며, TFT 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 부착하기 위한 상정반과 하정반, 상기 두 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단, 상기 상정반을 수직 이동시키기 위한 이동 수단을 포함하여 이루어진 대기 챔버와 ;

챔버 내부를 고압 상태로 형성하기 위한 가압 펌프와, 가합착된 기판을 지지하기 위한 기판 지지대를 포함하여 이루어진 고압챔버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기한 기판 합착 장치를 이용하여,

대기 챔버 내부로 기판을 반입시키고, 상정반과 하정반에 각각 하나의 기판을 부착하는 단계 ; 상기 기판이 부착된 상정반을 하강시켜 상정반에 부착된 기판과 하정반에 부착된 기판을 접근시키는 단계 ; 두 기판의 위치를 미세하게 조정하는 기판 위치 조정 단계 ; 대기 상태에서 상기 두 기판을 밀착하여 실재에 의한 가합착이 이루어지도록 가합착 단계 ; 가흡착된 기판을 대기챔버에서 반출하여 고압 챔버로 반입하는 단계 ; 상기 고압챔버 내에 고압 상태를 형성하여 상기 기판이 강력하게 합착되도록 하는 합착 단계 ; 로 구성되는 액정표시소자의 기판 합착 방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성, 작용 및 실시예를 상세하게 설명한다.

제1 실시예

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 기판 합착 장치(100)는 내부에 고압을 형성할 수 있는 고압챔버(110)를 구비한다. 상기 고압챔버(110)는 도 2에 도시된 사각 형태 이외에도 여러 가지 형태로 형성될 수 있으며, 어떤 형태이든지 기판의 반입과 반출이 가능하도록 개폐부(170)를 가지고 있으면 된다. 또한 고압 상태를 형성할 수 있도록 고압챔버 내부를 외부와 차단하여 밀봉할 수 있어야 하며, 고압 상태를 형성하는 가압 펌프(210)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 고압챔버(110)의 내부에는 챔버 상부와 하부의 대향되는 위치에 각각 상정반(120)과 하정반(130)이 구비된다. 상기 상정반(120)과 하정반(130)의 표면에는 기판을 부착하기 위한 알루미늄 플레이트(180)를 부착할 수 있다. 상기 알루미늄 플레이트(180)의 표면은 폴리이미드, 세라믹, 폴리 염화계열의 필름을 이용한 코팅 처리, 또는 알루미늄 표면 처리(Anodizing)를 통해 상기 플레이트에 부착되는 기판을 보호하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상정반과 하정반에는 소정의 간격으로 진공 흡착공(190)이 형성된다. 진공 흡착공(190)이란 상정반과 하정반의 표면에 형성되어 있는 작은 구멍을 말하는 것으로, 상기 진공 흡착공은 진공펌프(220)와 연결되는 진공관에 연결되어 있다. 상기 진동펌프(220)를 구동하면 상기 진공 펌프와 연결된 진공관을 통해 공기가 흡입되면서, 기판이 상정반과 하정반에 부착되도록 한다. 본 발명에서는 종래에 기판 흡착을 위해 사용하던 정전척 대신 상기 진공 흡착공(190)을 이용하여 기판을 부착시키므로, 상정반과 하정반의 표면에 상기 진공 흡착공을 가능한 한 많이 형성하는 것이 바람직하다.

종래의 기판 합착 장치에서 기판 부착을 위해 사용하던 정전척은 고가의 부품인 데다가, 방전 등으로 인한 고장이 잦아 교체 비용 및 유지 비용이 많이 든다 는 단점이 있었다. 본 발명은 상기 진공 흡착공을 구비함으로써 고가의 정전척을 이용하지 않고도 상정반과 하정반에 기판을 흡착 고정할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명에 의한 기판 합착 장치(100)는 상기 상정반(120)을 수직 방향의 상하로 이동시킬 수 있도록 하는 상정반 이동수단(140)을 구비하고 있다. 상기 상정반 이동수단(140)은 구동 모터(150)와 연결되어 있으며, 상기 상정반(120)을 하강시켜, 상정반(120)에 부착된 기판과 하정반(130)에 부착된 기판이 소정의 간격을 두고 위치하게 한다. 이 상태에서 후술할 얼라인 수단(미도시)을 이용하여 기판의 미세 정렬을 수행한다. 미세 정렬이 완료되어 두 기판의 위치가 정확하게 일치되면, 상기 상정반 이동수단(140)에 의해 상기 상정반(120)이 추가로 하강하게 되며, 그 결과 두 기판이 밀착되고, 가합착 상태에 이르게 된다.

또한, 본 발명에 의한 기판 합착 장치(100)에는 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단이 구비된다. 상기 얼라인 수단은 리니어 액츄에이터와 수평이동 장치 등으로 구성될 수 있다.

상기 리니어 액츄에이터는 하부 기판과 상부 기판의 경사를 동일하게 보정하는 역할을 하며, 상기 기판 합착 장치(100)의 소정의 위치에 장착된다. 리니어 액츄에이터는 상정반 또는 하정반의 모서리와 접촉하여 상정반이나 하정반의 기울기를 보정하도록 하는 것이 바람직하다. 위와 같은 경사 보정을 통해 두 기판이 수평을 이룬 상태에서 합착이 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 상기 수평이동 장치는 하정반(130) 하부에 장착되며, 하정반을 전, 후 , 좌, 후, 회전 등 수평방향으로 이동할 수 있도록 한다. 그 결과 하정반(130)에 부착된 기판의 위치를 조정하여 상정반에 부착된 기판의 위치와 정확하게 일치하도록 하는 미세 정렬을 수행한다.

또한, 이러한 얼라인 수단에는 센서나 카메라 등이 포함될 수도 있는데, 종래의 고 진공을 이용한 기판 합착 장치에서는 이러한 장치를 사용할 수 없다는 단점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 진공 상태가 아닌 대기 상태에서 합착 및 위치 정렬이 일어나므로, 센서나 카메라를 사용하는 것이 가능해졌다. 따라서, 기판 합착 장치의 소정의 위치에 상기한 센서나 카메라 등을 설치하여 기판의 위치를 감시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기판 합착 장치(100)는 상기에서 언급한 장치 외에 기판을 정렬하기 위한 장치들을 추가하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 기판 합착 장치(100)는 가압 펌프(210)를 구비함으로써 대기상에서 가합착이 이루어진 두 기판에 고압을 가하여 강력하게 합착되도록 한다. 전술하였듯이 액정표시소자의 기판 흡착 원리는 양 기판 사이의 압력과 외부 압력의 차이를 이용하여 두 기판의 합착을 견고하게 하는 것이므로, 반드시 진공 상태에서 수행되어질 필요는 없다. 본 발명은 이점에 착안하여, 대기압 상태에서 기판 합착을 수행하고 가압 펌프를 이용하여 고압 상태를 만들어 줌으로써, 기판 내부와 외부의 압력차를 형성하고, 이 압력차를 이용하여 기판이 견고하게 합착되 도록 구성하였다.

본 발명의 경우, 진공 흡착 방식을 채택하지 않음으로써, 챔버 내부를 진공 상태로 만들기 위한 구동 시간을 요하지 않게 됨에 따라, 택트 타임을 단축시키고, 고 진공을 형성하기 위해 필요한 기구들을 사용하지 않음으로써 장치 제조 비용을 절감하는 효과를 얻었다.

또한, 상기 기판 합착 장치(100)에 가열 수단(200)을 구비하여 고압과 더불어 고온 상태를 만들어 줌으로써, 실재의 열경화를 병행할 수 있다. 이 경우 공정이 단순해져 기존 공정에 비해 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 도 2를 참조하여, 상기와 같이 구성된 제 1 실시예에 의한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법에 대하여 기술하도록 한다.

(1) 기판 부착단계

먼저, 스페이서가 산포된 컬러필터 기판을 개폐구(170)를 통해 챔버 내부로 로딩한 후, 컬러필터 기판의 하부를 상정반(120)에 부착시킨다. 기판의 부착은 상정반의 표면에 형성된 진공 흡착공(190)에 의해 이루어진다. 즉, 상기 진공흡착공(190)과 연결된 진공 펌프(220)가 구동하여 공기를 흡입하면, 그 흡입력에 의해 기판이 싱장반(120) 표면에 부착되게 된다. 컬러필터 기판이 상정반(120)에 부착이 완료되면, 실재와 액정이 도포된 TFT어레이 기판이 챔버 내부로 로딩되고 위와 동 일한 방법으로 하정반(130)에 부착된다.

(2) 상정반 하강 단계

두 기판이 상정반(120)과 하정반(130)에 부착 고정되면, 상정반 이동수단(140)에 의해 상정반(120)이 수직 방향으로 하강하게 된다. 상기 상정반 이동수단(140)과 연결된 구동 모터(150)가 작동하면, 상기 상정반 이동수단(140)이 상정반(120)을 하강시키고, 상정반(120)에 부착된 상부 기판과 하정반(130)에 부착된 하부 기판이 소정의 위치에 이르면 하강을 멈추도록 한다.

(3) 기판 위치 조정 단계

두 기판이 소정의 위치에 이르면, 얼라인 수단(미도시)을 이용하여 두 기판의 위치를 미세 정렬한다. 구체적으로는 하정반(130) 하부에 위치한 수평이동 장치를 이용하여, 상부 기판과 하부 기판의 위치를 정렬하고, 상기 기판 합착 장치의 소정의 위치에 장착된 리니어 액츄에이터를 이용하여 상부 기판과 하부 기판이 수평을 이루도록 조정하는 것이다. 이 때 얼라인 카메라나 센서 등을 설치하여 기판의 위치를 감시하도록 할 수 있다.

(4) 가합착 단계

기판의 미세 조정이 완료되면, 상기한 상정반 이동수단을 이용하여 상정반(120)을 하강시켜 두 기판이 밀착되도록 한다. 상정반(120)에 부착된 기판과 하 정반(130)에 부착된 기판이 접촉하면, 하부 기판에 도포된 실재에 의해 두 기판은 가합착 상태를 이루게 된다.

(5) 합착 단계

두 기판의 위치가 정확하게 일치되면 가압펌프(220)를 구동시켜 고압 챔버 내부를 고압 상태로 만든다. 그 결과 양 기판 사이는 대기압 상태를 이루고, 기판의 외부는 고압 상태가 되어 압력차가 발생하고, 양 기판은 이 압력차에 의해 견고하게 합착하게 된다.

이 때, 가열 수단(200)을 이용하여 고압챔버 내부를 고압과 더불어 고온 상태로 만들어 줌으로써, 실재의 열경화 단계를 병행할 수 있다.

제 2 실시예

한편 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 기판 합착 장치는, 기판의 가합착이 이루어지는 대기챔버와 고압에 의한 합착이 이루어지는 고압챔버를 별도로 구비하여 구성될 수도 있다. 이처럼 대기압 하에서의 가합착과 고압에 의한 본합착 과정을 서로 다른 챔버에서 수행하게 되면, 전체 공정의 택트 타임을 줄일 수 있으며, 후술할 고압챔버 내부에 기판 지지대를 여러 개 설치하면 여러 쌍의 기판 합착을 동시에 진행시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의한 기판 합착 장치의 구성 요소를 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 제 2 실시예에 의한 기판 합착 장치는 크게 대기챔버(310)와 고압챔버(510)로 구성되어 있다.

이 중 대기챔버(310)는 상정반(320)과 하정반(330), 상정반 이동수단(340), 얼라인 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 대기챔버(310)는 도 3에 도시된 사각 형태 이외에도 여러 가지 형태로 형성될 수 있으며, 어떤 형태든지 기판을 반입하거나 반출하기 위한 개폐부(370)를 구비하여야 한다. 상기 개폐부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 양측에 형성될 수도 있고, 일측에 형성될 수도 있다.

대기챔버(310)의 각 구성요소를 구체적으로 살펴보면,

먼저, 상기 대기 챔버(310)의 내부에는 대기 챔버 상부와 하부의 대향되는 위치에 각각 상정반(320)과 하정반(330)이 구비된다. 상기 상정반(320)과 하정반(330)은 기판을 부착하기 위한 알루미늄 플레이트(380)를 부착할 수 있다. 상기 알루미늄 플레이트(380)의 표면은 폴리이미드, 세라믹, 폴리 염화계열의 필름을 이용한 코팅 처리, 또는 알루미늄 표면 처리(Anodizing)를 통해 상기 플레이트에 부착되는 기판을 보호하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상정반(320)과 하정반(330)의 표면에는 소정의 간격으로 진공 흡착공(390)이 형성된다. 상기 진공 흡착공(390)은 진동펌프(420)와 연결되어, 상기 진동펌프(420)를 구동하면 상기 진공 펌프와 연결된 진공관을 통해 공기가 흡입되면서, 기판이 상정반(320)이나 하정반(330)의 표면에 부착되도록 한다.

또한, 상기 대기챔버(310)는 상기 상정반(320)을 수직 방향의 상하로 이동시킬 수 있도록 하는 상정반 이동수단(340)을 구비하고 있다. 상기 상정반 이동 수단(340)은 구동 모터(350)와 연결되어 있으며, 상기 상정반(320)을 하강시켜, 상정반(320)에 부착된 기판과 하정반(330)에 부착된 기판이 소정의 간격을 두고 위치하게 한다. 두 기판이 소정의 간격에 위치하면 얼라인 수단을 사용하여 두 기판의 위치를 정렬하고, 두 기판의 위치가 정확하게 일치하면, 상기 상정반 이동수단(340)을 사용하여 상정반(320)을 하강시켜 두 기판이 가합착되도록 한다.

또한, 상기 대기챔버(310)는 두 기판을 정확한 위치에서 합착시키기 위해 기판의 위치를 정렬하기 위한 얼라인 수단을 구비할 수 있다. 상기 얼라인 수단은 하부 기판과 상부 기판의 경사를 보정하는 리니어 액츄에이터와 하정반을 전, 후, 좌, 우, 회전 등 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 수평이동 장치 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 센서나 카메라 등이 포함될 수 있다.

한편 상기 기판 합착 장치(300)의 구성요소 중 고압챔버(510)는 가압 펌 프(520), 기판 지지대(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이를 구체적으로 살펴보면,

상기 고압챔버(510)는 일측 또는 양측에 개폐구(570)를 구비하여 기판을 반입, 반출할 수 있도록 한다. 또한 챔버 내부가 고압 상태로 유지될 수 있도록 고 압 챔버 내부와 외부를 차단시킬 수 있도록 밀봉이 가능하여야 한다.

또한 고압챔버(510) 내부에는 반입된 기판을 지지할 수 있도록 기판 지지대(530)가 구비된다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기판 지지대(530)는 여러 개의 기판 지지대를 복층 구조로 설치할 수도 있다. 이 경우 여러 쌍의 기판을 동시에 합착시킬 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 대기 하에서 일어나는 기판의 가합착 공정은 고압에 의한 본 합착에 비해 공정 시간이 짧기 때문이다.

또한, 상기 고압챔버(510)는 챔버 내부를 고압 상태로 형성하기 위한 가압 펌프(520)를 구비하여야 한다.

또한, 상기 고압챔버에 가열 수단(600)를 구비하여, 고압과 더불어 고온 상태를 만들어 줌으로써, 실재의 열경화를 병행하게 할 수 있다. 이 경우 공정이 단순해져 기존 공정에 비해 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여, 상기와 같이 구성되는 제 2 실시예에 의한 기판 합착장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법에 대하여 기술하도록 한다.

(1) 기판 부착 단계

스페이서가 산포된 컬러필터 기판을 개폐구(370)를 통해 대기 챔버(310) 내부로 로딩한 후, 컬러필터 기판의 하부를 상정반(320)에 부착시킨다. 기판의 부착은 상정반(320) 표면에 형성된 진공 흡착공(390)에 의해 이루어진다. 컬러필터 기판이 상정반(320)에 부착이 완료되면, 실재와 액정이 도포된 TFT어레이 기판이 대기 챔버(310) 내부로 로딩되고 하정반(330)에 부착된다.

기판이 진공 흡착공에 부착되는 과정은 상기 제1 실시예에 의한 경우와 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

(2) 상정반 하강 단계

두 기판이 상정반(320)과 하정반(330)에 부착 고정되면, 상정반 이동수단(340)에 의해 상정반(330)이 수직 방향으로 하강하게 된다. 상기 상정반 이동수단(340)과 연결된 구동 모터(350)가 작동하면, 상기 상정반 이동수단(340)이 상정반(320)을 하강시키고, 상정반(320)에 부착된 상부 기판과 하정판(330)에 부착된 하부 기판이 소정의 위치에 이르면 하강을 멈추도록 한다.

(3) 기판 위치 조정 단계

두 기판이 소정의 위치에 이르면, 얼라인 수단을 이용하여 두 기판의 위치를 미세 정렬한다. 이 과정 역시 제 1 실시예의 경우와 동일하므로 설명은 생략하도록 한다.

(4) 가합착 단계

기판의 미세 조정이 완료되면, 상기한 상정반 이동수단(340)을 이용하여 상정반(320)을 하강시켜 두 기판이 밀착되도록 한다. 상정반(320)에 부착된 기판과 하정반(330)에 부착된 기판이 접촉하면, 하부 기판에 도포된 실재에 의해 두 기판은 가합착 상태를 이루게 된다.

(5) 고압 챔버로 이동하는 단계

가흡착이 완료되면, 가합착된 기판(580)을 대기챔버(310)에서 반출하여, 고압챔버(510)로 반입한다. 이 때 고압챔버(510) 내부에 여러 개의 기판 지지대(530)를 복층 구조로 설치하면 가합착이 끝난 기판을 차례로 반입하여, 여러 쌍의 기판을 동시에 합착할 수 있다는 장점이 있다.

(6) 합착 단계

가합착된 기판(580)이 고압 챔버(510) 내부에 반입되면, 개폐구(570)를 폐쇄하고 고압 챔버를 밀봉한다. 밀봉이 완료되면 가압 펌프(520)를 구동하여 고압챔버 내부를 고압 상태로 형성한다. 고압에 의해 가합착 상태였던 두 기판이 견고하게 합착하게 된다.

이 때, 고압챔버(510)에 가열 수단(600)을 구비하여, 고압과 더불어 고온 상태를 만들어 줌으로써, 실재의 열경화 단계를 병행할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 기판 흡착 장치를 사용하면,

기존에 사용하였던 고가의 정전척을 사용하지 않고, 진공 흡착공만으로 기판 흡착을 수행함으로써 장치의 설치 및 유지 비용이 감소한다는 장점이 있다.

또한, 고진공을 위한 제품들을 사용할 필요가 없어 비용이 절감되고, 설계를 단순화할 수 있으며, 장치의 부피가 작아진다는 장점이 있다.

또한, 진공을 형성하기 위한 구동 시간을 없앰으로써, 택트 타임을 단축하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 고진공하에서 사용할 수 없었던 장치들(센서, 카메라 등)을 챔버 내에서 사용할 수 있게 되고, 따라서 장치 설계를 다양화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 챔버 내부를 고압상태로 형성함과 동시에 고온 상태로 만들어, 기판에 도포된 실재의 경화를 함께 실시함으로써 공정을 단순화할 수 있다.

또한, 기판의 가합착이 이루어지는 대기챔버와 고압챔버를 따로 구성하고, 고압챔버에 다수의 기판 지지대를 복층 구조로 형성하여 여러 쌍의 기판을 동시에 합착할 수 있도록 하여 전체 공정 시간을 줄이는 효과를 가져올 수 있다.

Claims

챔버 내부에 고압을 형성하기 위한 고압챔버 ;

상기 고압챔버의 상부에 설치되며, 컬러필터 기판을 부착하기 위한 상정반 ;

상기 고압챔버의 하부에 설치되며, TFT 어레이 기판을 부착하기 위한 하정반 ;

상기 하정반의 하부에 장착되어 하정반을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 장치 및 상기 상정반 또는 하정반의 모서리에 접촉되어 상기 두 기판의 경사를 보정하는 리니어 액츄에이터를 포함하는 얼라인 수단 ;

상기 고압챔버의 상측에 위치한 구동 모터와 연결되어, 상기 구동 모터를 구동함에 따라 상기 상정반을 수직방향으로 이동시키는 상정반 이동수단 ;

상기 고압챔버의 일측에 구비되고 상기 고압챔버 내부에 고압 상태를 형성하기 위한 가압 펌프 ; 를 포함하며,

상기 상정반과 하정반은,

상기 기판을 진공 흡입력으로 흡착하되, 그 표면에 일정한 간격으로 진공 흡착공이 형성되어 있고, 상기 진공 흡착공은 진공관을 통해 진공펌프와 연결되며, 표면에 기판을 부착하기 위한 알루미늄 플레이트를 기판 보호를 위해 부착하되, 상기 알루미늄 플레이트의 표면은 세라믹, 폴리 염화계열의 필름을 이용한 코팅 처리, 또는 알루미늄 표면 처리(Anodizing)를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 합착 장치.
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제 1항에 있어서,

상기 고압챔버 내부에 구비되며, 고압챔버 내부를 고온 상태로 형성하는 가열 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 기판 합착 장치.
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대기압 상태에서 기판의 가합착이 이루어지도록 하는 대기챔버 ;

상기 대기챔버에서 가합착된 기판을 가압하여 견고하게 합착되도록 하는 고압챔버 ;

상기 대기챔버의 상부에 설치되며, 컬러 필터 기판을 부착하기 위한 상정반 ;

상기 대기챔버의 하부에 설치되며, TFT 어레이 기판을 부착하기 위한 하정반 ;

상기 하정반의 하측에 위치하며, 하정반을 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 장치 및 상기 상정반 또는 하정반의 모서리에 접촉되어 상기 두 기판의 경사를 보정하는 리니어 액츄에이터를 포함하는 얼라인 수단 ;

상기 대기챔버의 상측에 위치하며, 상정반을 수직 이동시키기 위한 상정반 이동 수단 ;

상기 고압챔버의 일측에 구비되고, 고압챔버 내부에 고압 상태를 형성하기 위한 가압 펌프와 ;

상기 고압챔버 내부에 구비되어 가합착된 기판을 지지하기 위한 기판 지지대 ; 를 포함하며,

상기 상정반과 하정반은,

상기 기판을 진공 흡입력으로 흡착하되, 그 표면에 일정한 간격으로 진공 흡착공이 형성되어 있고, 상기 진공 흡착공은 진공관을 통해 진공펌프와 연결되며, 표면에 기판을 부착하기 위한 알루미늄 플레이트를 기판 보호를 위해 부착하되, 상기 알루미늄 플레이트의 표면은 세라믹, 폴리 염화계열의 필름을 이용한 코팅 처리, 또는 알루미늄 표면 처리(Anodizing)를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 합착 장치.
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제 7 항에 있어서,

상기 고압챔버 내부에 구비되고, 상기 고압챔버의 내부를 고온 상태로 형성하는 가열 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 기판 합착 장치.
제 7항에 있어서, 상기 기판 지지대는,

다수의 기판 지지대가 복층 구조로 형성되어, 여러 쌍의 가합착 기판을 동시에 지지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 기판 합착 장치.
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