KR101138730B1

KR101138730B1 - 기판 합착 장치

Info

Publication number: KR101138730B1
Application number: KR1020060032841A
Authority: KR
Inventors: 박시현
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2012-04-24
Also published as: KR20070101619A

Abstract

본 발명은 상부 챔버와 하부 챔버의 결합 과정에서 위치 결정 핀과 위치 결정 홀 접촉 시 마찰에 의해 발생되는 금속 이물을 제거할 수 있는 기판 합착 장치에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 위치 결정 핀이 상향 돌출되는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버와의 정렬을 위하여 상기 위치 결정 핀이 끼워지는 위치 결정 홀이 마련되는 상부 챔버를 포함하고, 상기 위치 결정 핀의 둘레에는 외부와 연통되는 배출구가 형성되어 금속 이물을 제거할 수 있는 기판 합착 장치를 제공한다.

액정 표시 장치, 기판, 합착, 위치 결정 홀, 위치 결정 핀, 배출구

Description

기판 합착 장치{APPARATUS FOR ATTACHING SUBSTRATES}

도 1과 도 2는 종래 기술에 의한 기판 합착 장치를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 기판 합착 장치의 일 실시예를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명에 의한 기판 합착 장치의 다른 실시예를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명에 의한 기판 합착 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명에 의한 기판 합착 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 상부 챔버 110 : 접속구 인입홀

120 : 위치 결정홀 130 : 접속구

140 : 탄성수단 150 : 유입구

200 : 하부 챔버 210 : 핀 인입홀

220 : 위치 결정 핀 230 : 배출구

240 : 환형홈 300 : 진공 펌프

400 : 가스 공급원 500 : 집진기

600 : 여과수단

본 발명은 액정 표시 장치용 기판 합착 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 상부 챔버와 하부 챔버의 결합 과정에서 위치 결정 핀과 위치 결정 홀 접촉 시 마찰에 의해 발생되는 금속 이물을 제거할 수 있는 기판 합착 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점차 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel : PDP), 전계 발광 표시 장치(Electro Luminescent Display : ELD), 진공 형광 표시 장치(Vacuum Fluorescent Display : VFD) 등 여러 종류의 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 그 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

상기와 같은 여러 종류의 평판 표시 장치 중에서 액정 표시 장치는 두께가 얇고 가벼우며 화질이 우수함과 동시에 전력의 소비가 적어 종래의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하여 사용되고 있는 추세이다. 특히, 상기 액정 표시 장치는 무게가 가벼워 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형 표시 장치에도 많이 사용되고 있다.

상기 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분된다. 이 중에서 상기 액정 패널은 둘 사이에 소정의 공간이 마련되도록 상호 합착된 제 1 및 제 2 유리 기판과, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판 사이, 즉 상기 소정의 공간에 주입된 액정 층으로 이루어진다.

상기 제 1 유리 기판은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 어레이 기판이라고도 하며, 그 일면에는 일 방향으로 일정 간격 배열되는 복수의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정 간격 배열되는 복수의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되어 정의된 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭 되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수의 박막 트랜지스터가 형성된다.

또한, 상기 제 2 유리 기판은 컬러 필터(Color Filter : CF) 기판이라고도 하며, 그 일면에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터 층과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

상기와 같이 형성된 제 1 및 제 2 기판은 소정의 스페이서(Spacer)에 의해 일정 거리 이격되게 유지된 상태에서 그 가장자리에 밀봉재(Sealant)가 도포되어 서로 합착되어지는데, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하기 위해서는 소정의 합착 장치가 사용된다.

도 1과 도 2는 종래 기술에 의한 기판 합착 장치를 개략적으로 도시하는 도면으로, 도 1과 도 2를 참조하여 종래 기술에 의한 기판 합착 장치를 살펴보면 다음과 같다.

종래의 기판 합착 장치는, 외관을 이루는 프레임(10)과, 내부에 기판(21, 23)의 합착 공정이 수행되는 공간이 마련되는 챔버(31, 33)와, 기판(21, 23)을 지지하거나 파지하는 스테이지(41, 43)와, 상기 챔버(31, 33) 및 스테이지(41, 43)를 이동시키는 이동수단(51, 53)으로 구성된다. 또한, 기판(21, 23)의 일면에 액정을 적하하는 액정 적하부(60)와, 도면에 도시되지는 않았지만 기판의 가장자리에 밀봉재를 도포하는 밀봉재 토출부를 포함한다.

이때, 상기 챔버(31, 33)는 서로 결합 가능한 구조를 갖는 상부 챔버(31)와 하부 챔버(33)로 이루어지는데, 상기 상부 챔버(31)의 하면 가장자리와 이에 대응되는 상기 하부 챔버(33)의 상면 가장자리에는 상부 챔버(31)와 하부 챔버(33)의 결합 위치를 정렬시키기 위한 위치 결정 홀(35)과 위치 결정 핀(37)이 각각 마련된다. 또한, 상기 각 챔버(31, 33)마다 내부에 마련되는 상기 스테이지(41, 43)는 제 1 유리 기판(21)과 제 2 유리 기판(23)이 각각 안착되는 하부 스테이지(43)와 상부 스테이지(41)로 구분된다.

한편, 상기 이동수단(51, 53)은 상기 하부 챔버(33)를 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치 또는 기판(21, 23)의 합착 공정이 이루어지는 위치로 이동시키는 제 1 이동수단(51)과, 상기 상부 스테이지(41)를 상부 또는 하부로 이동시키는 제 2 이동수단(53)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 기판 합착 장치에서 제 1 및 제 2 유리 기판(21, 23)을 서로 합착시키기 위하여, 상부 챔버(31)는 도 2와 같이 하강하여 하부 챔버(33)와 결합되고, 이때 상기 상부 챔버(31)와 하부 챔버(33)에 의해 형성되는 공 간(39), 즉 상기 기판(21, 23) 및 스테이지(41, 43)가 위치되는 공간(39)은 외부와 밀폐되며, 별도의 진공 수단(70)에 의해 진공 상태가 된다.

이와 같이, 상기 상부 챔버(31) 및 하부 챔버(33)가 결합되는 과정에서 하부 챔버(33)에 마련된 위치 결정 핀(37)이 상부 챔버(31)에 마련된 위치 결정 홀(35)과 먼저 접촉하게 된다. 그리고 상기 위치 결정 핀(37)이 상기 위치 결정 홀(35)에 의해 안내되어 결합을 완료하게 된다. 이와 같이 상부 및 하부 챔버(31, 33)에 위치 결정 홀(35) 및 핀(37)을 마련함으로써 기판(21, 23)의 합착을 위한 공정 위치로 이동되는 하부 챔버(33)와 상부 챔버(31) 사이의 위치가 보정된다.

즉, 종래의 기판 합착 장치는 상부 챔버(31)와 하부 챔버(33)에 위치 결정 홀(35)과 위치 결정 핀(37)이 마련되어 서로가 어느 정도 어긋나게 위치되어도 이들 사이의 위치를 보정할 수 있게 된다.

하지만, 상부 챔버(31)와 하부 챔버(33)가 서로 어긋난 상태에서 결합하게 될 경우, 상기 위치 결정 홀(35)과 위치 결정 핀(37)이 서로 접촉할 때 마찰이 일어나고, 이들이 마모되어 미세한 금속 이물이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 금속 이물이 밀봉재 및 액정 또는 그들이 도포 및 적하되는 부위에 안착되면 액정 표시 장치의 화질이 저하되는 등의 문제를 야기하게 될 뿐만 아니라, 제품의 불량률이 증대되어 경제적으로 많은 손실을 입게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 서로 소정 거리 어긋난 상태에서 상부 챔버와 하부 챔버의 결합 시 위치 결정 홀과 위치 결정 핀으로부터 발생되는 금속 이물을 외부로 배출시킬 수 있는 기판 합착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기판 합착 장치는, 적어도 하나 이상의 위치 결정 핀이 상향 돌출되는 하부 챔버와; 상기 하부 챔버와의 정렬을 위하여 상기 위치 결정 핀이 끼워지는 위치 결정 홀이 마련되는 상부 챔버를 포함하고, 상기 위치 결정 핀의 둘레에는 외부와 연통되는 배출구가 형성된다.

상기 위치 결정 홀의 둘레에는 소정의 가스 공급원과 연결되는 유입구가 마련되는 것이 바람직하다.

상기 배출구는 진공 펌프와 연결될 수 있다. 이때, 상기 배출구와 진공 펌프 사이에는 집진기가 설치되고, 상기 집진기의 내부는 상기 배출구와 연통되며, 상기 집진기의 일측에 구비된 소정의 여과수단을 통하여 진공 펌프와 연결되는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 집진기는 상기 배출구 및 진공 펌프와 탈착 가능하게 결합되는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 배출구와 가스 유입구는 상기 위치 결정 핀과 위치 결정 홀의 둘레에 복수개가 방사형으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부 챔버에 형성된 접속구 인입홀과, 상기 위치 결정 홀이 하부에 형성되고 접속구 인입홀 내에 상하로 이동 가능하게 설치되는 접속구를 더 포함하고, 상기 접속구는 상부 챔버의 하면보다 일부 돌출되게 결합되고, 하부 챔버와의 접촉 시 상부 챔버의 내부로 인입될 수 있다. 이때, 상기 상부 챔버와 접속구 사이에는 소정의 탄성수단이 마련되는 것이 바람직하다.

상기 위치 결정 핀의 둘레에는 소정 깊이를 갖는 환형 홈이 형성되고, 상기 배출구는 상기 환형 홈의 바닥에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 위치 결정 홀은 상기 위치 결정 핀의 외경보다 더 큰 내경을 갖는 입구부와 상기 입구부 내측에 위치하여 상기 위치 결정 핀의 외경에 대응하는 내경을 갖는 정렬부를 포함하고, 상기 입구부와 정렬부 사이에는 경사부가 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 기판 합착 장치의 상부 챔버와 하부 챔버에는 이들의 결합 시 결합방향을 안내함과 동시에 서로 어긋난 결합 위치를 보정하기 위하여 위치 결정 홀과 위치 결정 핀이 각각 마련되어지되, 상기 위치 결정 홀과 위치 결정 핀은 복수로 마련되고 상기 각 일면의 가장자리를 따라 동일한 간격으로 이격되게 위치된다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 기판 합착 장치의 일실시예를 도시하는 도면으로, 이 중에서 도 3은 기판 합착 장치 중 상부 챔버와 하부 챔버에 마련된 한 세트의 위치 결정 홀과 위치 결정 핀이 서로 이격된 상태를 도시하는 종단면도이고, 도 4는 상기 위치 결정 홀과 위치 결정 핀이 결합된 상태를 도시하는 종단면도이며, 도 5는 상기 위치 결정 홀과 위치 결정 핀이 결합된 상태를 도시하는 횡단면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 챔버(100)에는 소정 깊이를 갖는 접속구 인입홀(110)이 형성되고, 상기 접속구 인입홀(110)에는 위치 결정 홀(120)이 형성된 접속구(130)가 상하로 이동 가능하게 삽입 결합되며, 상기 접속구 인입홀(110)과 접속구(130) 사이에는 소정의 탄성수단(140)이 마련된다.

상기 구조를 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 접속구 인입홀(110)은 상기 상부 챔버(100)의 하면으로 개방되게 형성되고, 수직방향 중단부 내주면에 소정의 단턱(112)이 형성되도록 상부 내경이 하부 내경에 비하여 작게 형성된다. 상기 접속구(130)는 접속구 인입홀(110)에 삽입 가능하도록 그에 대응되는 형상으로 형성되어지되, 접속구(130)의 상부 외경은 접속구 인입홀(110)의 상부 내경보다 작게 형성된다. 또한, 상기 탄성수단(140)은 접속구(130)의 상부 외주면과 접속구 인입홀(110)의 상부 내주면 사이에 위치된다.

상기와 같은 구조로 결합된 접속구(130)는 상기 탄성수단(140)에 의해 그 하부 일부가 상기 상부 챔버(100)의 하면보다 더 돌출되게 편의된다. 이렇게 돌출되게 편의된 상기 접속구(130)는 상기 상부 챔버(100)와 후술할 하부 챔버(200)의 접촉 과정에서 하부 챔버(200)와 먼저 접촉함으로써 접촉 시 발생되는 충격을 완화 및 흡수하고 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)의 접촉면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 접속구(130)에 형성된 위치 결정 홀(120)은, 후술할 위치 결정 핀(220)의 외경보다 더 큰 내경으로 형성되는 입구부(122)와, 상기 위치 결정 핀(220)의 외경에 대응하는 내경으로 형성되는 정렬부(124)와, 상기 입구부(122)와 정렬부(124) 사이에 소정 각도로 마련되는 경사부(126)로 형성된다. 상기 위치 결 정홀(120)의 입구부(122) 내경이 상기 위치 결정 핀(220)의 외경부다 더 크게 형성된 이유는 위치 결정 홀(120)과 위치 결정 핀(220), 즉 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)가 서로 어긋난 위치에서도 위치 결정 핀(220)이 위치 결정 홀(120) 내에 인입될 수 있게 하기 위함이다. 또한, 상기 입구부(122)와 정렬부(124) 사이에 소정 각도의 경사부(126)가 마련된 이유는 어긋난 상태에서 위치 결정 핀(220)이 위치 결정 홀(120) 내에 용이하게 인입되어 바르게 정렬될 수 있도록 보정하기 위함이다.

한편, 하부 챔버(200)에는 소정 깊이를 갖는 핀 인입홀(210)이 형성되고, 상기 핀 인입홀(210)에는 상기 위치 결정 홀(120)에 끼워지는 위치 결정 핀(220)이 결합 고정된다. 또한, 상기 위치 결정 핀(220) 둘레의 핀 인입홀(210)에는 외부와 연결되는 복수의 배출구(230)가 방사형으로 형성된다.

좀 더 상세히 살펴보면, 상기 핀 인입홀(210)은 하부 챔버(200)의 상면으로 개방되게 형성되고, 상부에 소정 깊이의 환형홈(240)이 형성되도록 상부 내경이 하부 내경에 비하여 크게 형성되며, 핀 인입홀(210)에 결합 고정되는 위치 결정 핀(220)은 핀 인입홀(210)의 하부 내주면에 밀착되어 고정된다.

이때, 상기 핀 인입홀(210)은 상기 위치 결정 핀(200)의 적어도 일부가 상기 하부 챔버(200)의 상면보다 돌출될 수 있는 깊이로 형성되어야 하며, 상기 환형홈(240)은 상기 핀 인입홀(210)에 결합 고정된 위치 결정 핀(120)이 이탈되지 않도록 핀 인입홀(210)의 깊이를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 환형홈(240)은 상기 위치 결정 홀(120)과 위치 결정 핀(220) 접 촉 시 발생되는 금속 이물을 일시 저장하기 위한 공간이고, 상기 배출구(230)는 환형홈(240)에 저장된 금속 이물을 외부로 배출하기 위한 것이다. 따라서 상기 환형홈(240)은 금속 이물이 비산되어 누출되는 것을 방지하기 위하여 상기 위치 결정 홀(120)의 입구부(122) 내경과 동일하거나 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출구(230)는 그 횡단면이 원형으로 형성되고, 상기 핀 인입홀(210) 중 직경이 작은 하부의 내주면에 형성되며, 양단이 상기 환형홈(240)의 바닥면 및 외부와 각각 연결된다. 따라서 금속 이물은 자중에 의해 상기 환형홈(240)을 통하여 상기 배출구(230)를 따라 외부로 배출될 수 있다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 배출구(230) 상에 진공 펌프(300) 등을 설치하여 배출구(230)의 일단(외부와 연결되는 일단)을 진공 상태로 만들면 자중에 의해 배출되는 것에 비하여 더욱 효율적으로 금속 이물을 배출할 수 있다.

다른 방법으로, 도 7에 도시된 바와 같이 위치 결정 홀(120)의 내측 둘레에 유입구(150)를 형성하고 상기 유입구(150)를 외부 가스 공급원(400)과 연결하여 상기 유입구(150)를 통해 가스를 공급할 경우에도 진공 펌프(300)를 이용하여 진공 상태를 만들 때와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 유입구(150)를 통한 가스를 주입시킴과 동시에 진공 펌프(300)를 사용하게 되면, 진공 펌프(300) 또는 가스 주입을 독립적으로 사용할 때보다 더욱 효율적으로 금속 이물을 배출시킬 수 있다. 이때, 상기 금속 이물을 배출하기 위해 주입되는 가스는 질소, 아르곤, 공기와 같은 비반응 가스인 것이 바람직하다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 배출구(230)의 일단, 즉 외부와 연결되는 일 단에 소정의 내부 공간을 갖는 집진기(500)를 설치하고, 상기 집진기(500)의 일측에 진공 펌프(300)를 설치하며, 집진기(500)와 진공 펌프(300) 사이에 소정의 여과수단(600)을 마련하면, 상기 배출구(230)를 통해 배출되는 금속 이물을 모을 수 있게 된다. 이와 같이 집진기(500)를 구비하게 되면, 상기 배출구(230)를 통해 집진기(500)에 모인 금속 이물을 용이하게 제거할 수 있게 된다. 이때, 상기 집진기(500)를 상기 배출기(230) 및 진공 펌프(300)와 탈착 가능하게 결합하게 되면 교체가 가능하여 사용이 더욱 편리해진다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 합착 장치의 구성 및 이를 이용한 금속 이물 배출 과정을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명 기판 합착 장치는, 서로 어긋난 상태에서 상부 챔버와 하부 챔버의 결합 시 위치 결정 홀과 위치 결정 핀 사이가 마모되면서 발생하는 금속 이물을 외부로 배출시킬 수 있어 밀봉재 또는 액정에 금속 이물이 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 밀봉재 또는 액정에 금속 이물이 혼합되지 않으므로 금속 이물에 의해 액정 표시 장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 야기되는 제품의 불량률이 최소화할 수 있다.

Claims

적어도 하나 이상의 위치 결정 핀이 상향 돌출되는 하부 챔버와;

상기 하부 챔버와의 정렬을 위하여 상기 위치 결정 핀이 끼워지는 위치 결정 홀이 마련되는 상부 챔버를 포함하고,

상기 위치 결정 핀의 둘레에는 외부와 연통되는 배출구가 형성되며, 상기 배출구는 진공 펌프와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 위치 결정 홀의 둘레에는 가스 공급원과 연결되는 유입구가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 배출구와 진공 펌프 사이에는 집진기가 설치되고, 상기 집진기의 내부는 상기 배출구와 연통되며, 상기 집진기의 일측에 구비된 소정의 여과수단을 통하여 진공 펌프와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 집진기는 상기 배출구 및 진공 펌프와 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 배출구와 가스 유입구는 상기 위치 결정 핀과 위치 결정 홀의 둘레에 복수개가 방사형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 상부 챔버에 형성된 접속구 인입홀과, 상기 위치 결정 홀이 하부에 형성되고 접속구 인입홀 내에 상하로 이동 가능하게 설치되는 접속구를 더 포함하고, 상기 접속구는 상부 챔버의 하면보다 일부 돌출되게 결합되고, 하부 챔버와의 접촉 시 상부 챔버의 내부로 인입되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 상부 챔버와 접속구 사이에는 소정의 탄성수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 위치 결정 핀의 둘레에는 소정 깊이를 갖는 환형 홈이 형성되고, 상기 배출구는 상기 환형 홈의 바닥에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 위치 결정 홀은 상기 위치 결정 핀의 외경보다 더 큰 내경을 갖는 입구부와 상기 입구부 내측에 위치하여 상기 위치 결정 핀의 외경에 대응하는 내경을 갖는 정렬부를 포함하고, 상기 입구부와 정렬부 사이에는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.