KR101053563B1 - 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

평판 디스플레이 제조를 위한 각종 공정을 거치면서 고온 상태에 있는 기판을 설정 온도로 냉각시키는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치에 관한 것이다. 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치는 이송 컨베이어와 냉각 유닛을 포함한다. 이송 컨베이어는 기판을 상부에 얹어 이송한다. 냉각 유닛은 이송 컨베이어에 설치되며, 기판을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부와, 공기 공급부로부터 공급된 공기를 냉매와 열교환시켜 냉각된 공기에 의해 기판을 냉각시키는 열교환기를 구비한다.

Description

평판 디스플레이용 기판 냉각 장치{Apparatus of cooling substrate for flat panel display}
본 발명은 평판 디스플레이 제조라인에서 기판 냉각을 필요로 하는 공정라인에 설치되는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)란 음극선관을 채용한 텔레비전이나 모니터보다 두께가 얇고 가벼운 디스플레이 장치를 일컫는다. 평판 디스플레이로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP), 전계방출 디스플레이(Field Emission Display; FED), 유기 EL(Organic Light Emitting Diodes; OLED) 등이 개발되어 사용되고 있다.
이 중에서, 액정 디스플레이는 매트릭스 형태로 배열된 액정 셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 액정 셀들의 광 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시하는 장치로서, 얇고 가벼우며 소비전력과 동작 전압이 낮은 장점 등이 있어 널리 이용되고 있다.
일반적으로, 액정 디스플레이에 구비되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 기판은 박막 증착과 식각 공정을 이용하여 글라스 기판 상에 박막트랜지스터 및 배선 전극을 패턴 형성하는 과정을 통해 제조된다. 이 과정 중 글라스 기판은 핫 플레이트(HOT PLATE) 공정 또는 베이크(BAKE) 공정을 거치면서 대략 100℃ 이상의 고온으로 상승된 상태에 있게 된다.
그런데, 후속 노광 공정으로서 글라스 기판의 전극 패턴 등을 형성할 때 정확한 패턴 형성이 이루어지기 위해서, 글라스 기판은 상온인 23℃까지 냉각될 필요가 있다. 즉, 글라스 기판은 고온 상태일 때 팽창되어 있다가 냉각되면서 수축하게 된다. 이때, 글라스 기판에 형성되어 있는 전극 패턴도 변형된다. 따라서, 글라스 기판이 23℃까지 냉각되지 않은 상태에서 전극 패턴을 형성한 결과는 글라스 기판이 23℃까지 냉각된 상태에서 전극 패턴을 형성한 결과와 차이가 있게 된다. 이로 인해, 정확한 전극 패턴이 형성되지 않아 불량이 발생하게 된다.
종래에 따르면, 핫 플레이트 공정 또는 베이크 공정을 거친 글라스 기판을 이송시키는 과정에서 글라스 기판을 자연 냉각 방식으로 냉각시키고 있다. 그러나, 이 경우, 글라스 기판을 23℃까지 냉각시키기 위해서는 글라스 기판의 이송 라인이 상당히 길어질 수 밖에 없어, 실제로는 글라스 기판을 23℃까지 충분히 냉각시키지 못하고 있다. 따라서, 전극 패턴의 불량이 발생할 우려가 있다. 게다가, 글라스 기판의 냉각에 소요되는 시간도 길어지는 문제가 있다. 즉 23℃까지 온도를 내린 상태에서 노광 공정을 진행하기 위해서 냉각 길어진 결과 생산성이 떨어지게 된다.
본 발명의 과제는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판의 전극 패턴에 대해 정확한 패턴 형성이 수행될 수 있는 온도까지 냉각시킬 수 있을 뿐 아니라, 냉각에 소요되는 시간도 단축할 수 있는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치는, 평판 디스플레이 제조를 위한 각종 공정을 거치면서 고온 상태에 있는 기판을 설정 온도로 냉각시키기 위한 것으로, 상기 기판을 상부에 얹어 이송하는 이송 컨베이어; 및 상기 이송 컨베이어에 설치되며, 상기 기판을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부와, 상기 공기 공급부로부터 공급된 공기를 냉매와 열교환시켜 냉각된 공기에 의해 상기 기판을 냉각시키는 열교환기를 구비하는 냉각 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 핫 플레이트 공정 또는 베이크 공정 등을 거쳐 고온 상태에 있는 기판을 이송시키는 과정에서 기판이 강제 냉각될 수 있다. 이에 따라, 기판의 이송 라인을 길게 하지 않고도, 상온인 23℃까지 기판이 냉각될 수 있다. 따라서, 상온에서 기판의 전극 패턴을 형성할 수 있어 온도 차에 의한 불량을 감소 할 수 있고 아울러 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치에 대한 사시도.
도 2는 도 1에 대한 측면도.
도 3은 도 1에 있어서, 냉각 유닛을 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 대한 분해 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치에 대한 사시도이며, 도 2는 도 1에 대한 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치(100)는, 평판 디스플레이 제조를 위한 각종 공정을 거치면서 고온 상태에 있는 기판(10)을 설정 온도로 냉각시키기 위한 것으로, 이송 컨베이어(110)와 냉각 유닛(120)을 포함한다. 여기서, 각종 공정이라 함은 핫 플레이트 공정, 베이크 공정 등일 수 있다. 그리고, 평판 디스플레이는 액정 디스플레이일 수 있으며, 기판(10)은 글라스 재질로 제조된 글라스 기판일 수 있다.
이송 컨베이어(110)는 기판(10)을 상부에 얹어 이송하기 위한 것이다. 예를 들어, 이송 컨베이어(110)는 복수의 회전축(111)들과 축 지지대(112)를 포함할 수 있다. 회전축(111)들은 기판(10)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 수평 배열된다. 축 지지대(112)들은 각 회전축(111)의 양단을 끼워서 회전 가능하게 지지한다. 축 지지대(112)들은 바닥에 고정된 베이스 프레임(113)들 상에 각각 고정될 수 있다.
회전축(111)들에는 적어도 일측 가장자리에 풀리(114)가 각각 끼어져 고정될 수 있다. 풀리(114)들은 벨트(미도시)에 의해 함께 회전할 수 있다. 풀리(114)들 중 하나가 회전구동기구(미도시)에 의해 회전함에 따라 회전축(111)들이 함께 회전할 수 있다. 각각의 회전축에는 롤러(115)들이 장착될 수 있다. 롤러(115)들은 회전축(111)에 끼워져 고정되고, 회전축(111)의 축 방향을 따라 서로 이격되어 배열될 수 있다. 기판(10)이 이송 컨베이어(110)로 공급되면, 롤러(115)들이 기판(10)의 하면과 접촉되어 기판(10)을 받치게 된다. 이 상태에서, 롤러(115)들은 회전축(111)들의 회전시 함께 회전하면서 기판(10)을 이송시키게 된다.
냉각 유닛(120)은 이송 컨베이어(110)에 설치된다. 냉각 유닛(120)은 공기 공급부(130)와 열교환기(140)를 구비한다. 공기 공급부(130)는 기판(10)을 향해 공기를 공급한다. 여기서, 공기의 공급 압력은 기판(10)을 부상시키지 않을 정도로 낮은 압력으로 설정된다. 열교환기(140)는 공기 공급부(130)로부터 공급된 공기를 냉매와 열교환시켜 냉각된 공기에 의해 기판(10)을 냉각시킨다. 즉, 열교환기(140)는 냉매에 의해 공기의 열을 빼앗아 공기를 냉각시키며, 냉각된 공기가 기판(10)의 하면에 접촉되어 기판(10)이 설정 온도, 예컨대 상온인 23℃까지 냉각될 수 있게 한다. 냉매로는 냉각수가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 핫 플레이트 공정 또는 베이크 공정 등을 거쳐 고온 상태에 있는 기판(10)은 이송 컨베이어(110)의 상부에 얹혀져 이송되며, 기판(10)의 이송 과정에서 냉각 유닛(120)에 의해 기판(10)이 강제 냉각될 수 있다. 이에 따라, 기판(10)의 이송 라인을 길게 하지 않고도, 상온인 23℃까지 기판(10)이 냉각될 수 있다. 따라서, 상온보다 높은 상태에서 기판(10)의 전극 패턴에 대한 형성이 수행되지 않고, 상온에서 기판(10)의 전극 패턴에 대한 형성이 수행될 수 있으므로, 정확한 패턴 형성이 이루어질 수 있다. 게다가, 기판(10)의 냉각에 소요되는 시간도 단축될 수 있다.
한편, 냉각 유닛(120)은 냉각된 공기를 기판(10)의 하면을 향해 공급하도록 이송 컨베이어(110)의 하부에 장착될 수 있다. 물론, 냉각 유닛(120)은 냉각된 공기를 기판(10)의 상면을 향해 공급하도록 이송 컨베이어(110)의 상부에 장착되는 것도 가능하다. 또한, 냉각 유닛(120)은 냉각된 공기를 기판(10)의 측면을 향해 공급하도록 축 지지대 쪽에 장착되는 것도 가능하다.
냉각 유닛(120)은 복수 개로 구비될 수 있다. 여기서, 냉각 유닛(120)은 기판(10)의 이송 방향을 따라 배열된다. 이에 따라, 기판(10)이 이송 컨베이어(110)에 의해 이송되는 과정에서, 기판(10)은 냉각 유닛(120)들을 차례로 지나가면서 동일 부위가 냉각 유닛(120)의 개수만큼 여러 번 냉각될 수 있다. 따라서, 기판(10)은 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환기(140)는 냉매 관(141)과 관 지지부(142)들, 및 열교환 휜(fin)(143)을 포함할 수 있다. 냉매 관(141)은 내부에 냉매가 흐른다. 냉매 관(141)은 기판의 이송 방향에 직교하는 방향으로 기판(10)의 폭과 대응되게 각각 연장되되 상하로 다단 배열된다. 예컨대, 냉매 관(141)은 U-자형으로 형성될 수 있다.
이 경우, 냉매 관(141)은 평행한 두 부위가 기판(10)의 이송 방향에 직교하는 방향으로 수평 배열되되, 상하로 이격 되도록 배열될 수 있다. 냉매 관(141)의 일단을 통해서 냉매가 유입되며, 유입된 냉매는 냉매 관(141)의 내부를 흐른 후 냉매 관(141)의 타단을 통해서 배출된다. 냉매 관(141)의 일단에 냉매 공급관(161)이 연결되고, 냉매 관(141)의 타단에 냉매 배출관(162)이 연결된다. 한편, 냉매 관(141)의 형태는 공기를 냉각시킬 수 있는 범주에서 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
냉매 관(141)이 기판(10)의 이송 방향에 직교하는 방향으로 기판(10)의 폭과 대응되게 각각 연장되므로, 기판(10)은 열교환기(140)를 지나갈 때 폭 방향으로 고르게 냉각될 수 있다. 그리고, 냉매 관(141)이 상하로 다단 배열되므로, 공기 공급부(130)의 공기가 냉매 관(141)의 하측에서 상승하여 기판(10)의 하면으로 진행할 때 냉매 관(141)과 접촉하는 양이 많아질 수 있다. 이에 따라, 열교환기(140)의 냉각 효율이 증대될 수 있다.
관 지지부(142)들은 냉매 관(141)의 양측을 지지한다. 냉매 관(141)이 U-자형인 경우, 관 지지부(142)들 중 하나에 냉매 관(141)의 양단이 끼워져 고정되고 다른 하나에 냉매 관(141)의 굽어진 부위가 끼워져 고정될 수 있다.
열교환 휜(143)은 냉매 관(141)에 결합되어 냉매와 공기 간에 열교환을 촉진하기 위한 것이다. 즉, 열교환 휜(143)은 공기와 열교환하는 면적을 증대시켜 공기의 냉각 효율을 높이게 한다. 예를 들어, 열교환 휜(143)은 다수의 판 부재들을 구비할 수 있다. 판 부재들은 냉매 관(141)에 일정한 간격으로 끼워져 고정되며, 관 지지부(142)들 사이에 마련된 공간 전체에 걸쳐 배열될 수 있다. 열교환 휜(143)은 공기의 냉각 효율을 높일 수 있는 범주에서 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
공기 공급부(130)는 공기 도입부(131)와 공기 분산부재(136)를 포함한다. 공기 도입부(131)는 열교환기(140)의 하측으로 공기를 도입하기 위한 것이다. 공기 도입부(131)는 메인 관(132)과, 메인 관(132)으로부터 분기된 복수의 분기 관(133)들을 포함할 수 있다. 메인 관(132)은 공기를 공급받아서 분기 관(133)들로 분기시킨다.
공기 분산부재(136)는 공기 도입부(131)로부터 도입된 공기를 열교환기(140)의 하측 전체로 분산시켜 분산된 공기가 열교환기(140)를 통과할 수 있게 한다. 공기 분산부재(136)는 상부가 개구되며, 열교환기(140)의 좌우 길이에 대응될 수 있는 길이를 갖는 관의 형태로 이루어질 수 있다. 공기 분산부재(136)는 분기 관(133)들로부터 공기를 공급받도록 분기 관(133)들과 연결된다. 이에 따라, 공기 분산부재(136)는 분기 관(133)들로부터 공기를 공급받아서 상부 개구를 통해 열교환기(140)의 하측 전체로 분산시킬 수 있게 된다.
냉각 유닛(120)은 지지 챔버(150)를 포함할 수 있다. 지지 챔버(150)는 열교환기(140)와 공기 분산부재(136)를 수용해서 지지한 상태로 이송 컨베이어(120)에 장착 브래킷(151)들로 장착되며, 상부가 개구된 형태로 형성된다. 지지 챔버(150)는 열교환기(140)의 전후 및 좌우를 막고 있는 구조이다. 이에 따라, 열교환기(140)의 하측으로부터 지지 챔버(150) 내로 유입된 공기는 열교환기(140)를 거쳐 지지 챔버(150)의 상부로만 토출될 수 있다. 따라서, 기판(10)으로 공급되는 공기의 양이 최대가 될 수 있어, 기판의 냉각 효율이 높아질 수 있다. 한편, 지지 챔버(150)의 상단은 기판(10)과 대략 5mm 정도의 간격을 갖도록 설정될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..이송 컨베이어 120..냉각 유닛
130..공기 공급부 131..공기 도입부
136..공기분산부재 140..열교환기
141..냉각 관 143..열교환 휜
150..지지 챔버

Claims (5)

  1. 평판 디스플레이 제조를 위한 각종 공정을 거치면서 고온 상태에 놓인 기판을 설정 온도로 냉각시키기 위한 것으로,
    상기 기판을 상부에 얹어 이송하는 이송 컨베이어; 및
    상기 이송 컨베이어에 설치되며, 상기 이송 컨베이어 상에서 이송되는 기판의 하면을 향해 공기를 공급하는 공기 공급부와, 내부를 흐르는 냉매와 상기 공기 공급부로부터 공급된 공기를 열교환시킴에 따라 냉각된 공기가 상기 기판의 하면으로 진행되어 상기 기판을 냉각시키는 열교환기를 구비하는 냉각 유닛;을 포함하며,
    상기 공기 공급부는:
    상기 열교환기의 하측으로 공기를 도입하는 공기 도입부, 및
    상기 공기 도입부로부터 도입된 공기를 공급받아서 상기 열교환기의 하측 전체로 분산시켜 분산된 공기가 상기 열교환기를 통과하면서 냉각되도록 하는 공기 분산부재를 포함하는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는,
    상기 기판의 이송 방향에 직교하는 방향으로 상기 기판의 폭과 대응되게 각각 연장되되 상하로 다단 배열되며, 내부에 냉매가 흐르는 냉매 관과,
    상기 냉매 관의 양측을 지지하는 관 지지부들, 및
    상기 냉매 관에 결합되어 냉매와 공기 간에 열교환을 촉진하는 열교환 휜을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은:
    상기 열교환기와 공기 분산부재를 수용해서 지지한 상태로 상기 이송 컨베이어에 장착되며, 상부가 개구된 지지 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은 복수 개로 구비되며,
    상기 기판의 이송 방향을 따라 배열된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 기판 냉각 장치.
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