KR101182172B1 - 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치 - Google Patents

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Abstract

특히 롤앤시트(Roll & Sheet) 방식의 진공합착 공정에 있어서의 공정시간과 불량률을 획기적으로 줄일 수 있는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치에 관해 개시한다. 본 발명의 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치는, 제1 플렉서블 기판으로부터 가공된 제1폭을 가지는 시트 형태의 상판을 고정하기 위한 상부척과; 상기 제1폭보다 넓은 제2폭을 가지는 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판을 고정하기 위한 하부척과; 상기 상부척과 함께 이동가능하도록 상기 상부척과 결부되어 있으며, 상기 하판을 진공챔버 바닥으로 삼아서 상기 하판과 더불어 진공영역을 규정하는 진공챔버 덮개와; 상기 진공챔버 덮개 및 이에 결부된 상부척을 이동시킴으로써, 상기 상부척에 고정된 상판을 상기 하판에 합착시키기 위한 상판 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 플렉서블 디스플레이 제조시 품질 및 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

플렉서블 액정 디스플레이 제조장치{Apparatus for fabricating flexible liquid crystal display}
본 발명은 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치에 관한 것으로, 특히 롤앤시트(Roll & Sheet) 방식의 진공합착 공정에 있어서의 공정시간과 불량률을 획기적으로 줄일 수 있는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치에 관한 것이다.
플렉서블 디스플레이(Flexible display)는 플라스틱 등 휠 수 있는 기판에 만들어진 평판 디스플레이로, 우수한 표시특성을 그대로 가지면서 접거나 구부리거나 두루마리 형태로 변형이 가능하기 때문에 현재의 평판 디스플레이 시장의 차세대 기술로 전세계적인 관심이 증대되고 있다.
플렉서블 디스플레이란 기존의 디스플레이 특성의 손실없이 종이와 같이 수 센티미터 이내로 휘거나, 구부리거나, 말 수 있는 얇고 유연한 기판을 사용하여 제조된 디스플레이이며, 기존의 유리기판 등을 사용하여 딱딱한 디스플레이와는 달리 가볍고, 얇고, 내충격성이 강하며, 구부림을 자유롭게 할 수 있는 디스플레이이다. 플렉서블 디스플레이는 용도 및 기능으로 깨지지 않는(rugged) 디스플레이, 굽혀지는(bending) 디스플레이, 두루마리가 가능한(rollable) 디스플레이로 구별할 수 있다. 가볍고, 견고하며, 구부림이 가능한 디스플레이는 DMB, WiBro, PDA 등 휴대화되고 있는 고품위 모바일용으로 적용될 수 있으며, 향후 두루마리형 디스플레이로 발전될 전망이다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이의 제조공정 흐름도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 유리기판을 사용해 액정 디스플레이를 구현하기 위해서는 통상 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 칼라필러(Color filter) 기판으로 나누어 셀공정을 진행하게 된다. 즉, TFT 기판에 TFT 어레이(array) 공정(S20)을 진행하여 액정 디스플레이의 스위칭 내지 구동소자인 TFT를 형성하고, TFT 기판에 배향막을 코팅 및 러빙하고(S21), 클리닝(S22), 액정 디스펜스 공정(S23)을 거친다. 한편, 다른 하나의 유리기판에는 칼라필터를 형성하고(S10), 배향막 코팅 및 러빙(S11), 클리닝(S12), 실 디스펜스(S13), 쇼트 디스펜스(S14) 및 스페이서 산포 공정(S15)을 거친다. 이후 양 기판(상판과 하판)을 합착(S30)한 후 실런드(sealant)의 경화공정(S31)을 거쳐 개개의 액정 셀로 분리하는 셀 스크라이브 및 브레이크 공정(S32)을 거쳐 최종 검수 후 편광판 부착 공정(S33)을 거치게 된다.
전술한 유리기판을 사용한 액정 디스플레이는 시트투시트(sheet to sheet) 방식에 의해 액정 디스플레이를 제조하는 것이며, 현재, 종래의 유기기판을 플렉서블 기판으로 대체하는 시도는 대부분은 시트투시트 방식에 집중되어 있다. 즉, 하나의 플렉서블 시트에 TFT 어레이를 형성하고, 다른 하나의 시트에 칼라필터를 형성하여 이를 합착하는 것으로서, 이는 생산성이 크게 떨어지며 플렉서블 소재의 장점을 살리지 못하는 문제점이 존재한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 플렉서블 액정 디스플레이의 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 롤투롤(roll to roll) 또는 롤앤시트(Roll & Sheet) 방식의 플렉서블 액정 디스플레이 제조 시스템 및 플렉서블 디스플레이 제조방법이 제안된 바 있다. 이 기술 중 롤투롤(roll to roll) 방식은 상판과 하판에 모두 롤(roll)을 적용하는 것으로서, 높은 생산성을 보인다는 장점은 있으나, 롤 생산의 특성상 불량기판의 발생을 방지하지 못하기 때문에, 상판과 하판 중의 어느 하나에라도 불량이 발생하게 되면 전체에서 불량이 발생하기 때문에 불량의 발생 확률이 높아진다는 근원적인 문제점은 없앨 수 없다. 또한, VAS(Vacuum Assembly System)에서 웹(web)형 기판을 처킹(chucking)하는 방법이 복잡할 뿐 아니라, 불량 패널이 발생할 경우 이를 제거하기도 곤란한 문제가 있다.
한편, 도 2는 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에서는, 제1플렉서블기판(100)의 일면(하부면)에는 칼라필터, 배향막 등이 형성된 상판이 차례로 형성되어 있으나 설명의 편의상 하나의 상판(150)만을 도시하였다. 전술한 바와 같이 상판(150)은 상판 공정영역(1002)을 포함하여 하판과 합착하는 시트를 의미한다. 상기 상판(150)을 포함하여 복수 개의 상판이 차례로 형성된 제1플렉서블기판(100)과 복수 개의 하판이 차례로 형성된 제2플렉서블기판(200)은 합착장치(300)에 반입되고 제1플렉서블기판(100)은 절단장치(350)에 의해 절단된다. 상기 절단 전 또는 절단 후에 상판 공정영역(1002)이 존재하는 제1플렉서블기판(100)의 일면 측에서는 미캐니컬 척(mechanical chuck) 또는 버큠 척(vacuum chuck)(360)에 의해 상판(150)을 지지 내지 고정할 수 있으며, 진공에서 상판의 흡착을 유지하기 위해 정전척(electrostatic chuck, 370)이 상판(150)을 지지하여 하판과 합착하기 위해 이동시킬 수 있다. 즉, 정전척(370)은 상판 공정영역(1002)이 존재하지 않는 면에 정전기적 인력으로 상판(150)을 부착한 후 상판 공정영역(1002)이 하판(250)의 상부면을 향하도록 이동시킨 후 정렬하여 합착하게 된다. 하판(250) 또한 미캐니컬 척 또는 버큠 척(380)에 의해 지지 내지 고정될 수 있다.
절단장치(350)는 합착장치(300)의 내부에 위치할 수도 있고, 절단장치(350)의 외부(좌측)에 위치하여 제1플렉서블기판(100)이 합착장치(300)로 반입되기 전에 절단할 수도 있다. 롤앤시트 방식에서는 합착 전에 상판(또는 하판)이 포함된 제1플렉서블기판(또는 제2플렉서블기판)을 절단하기 때문에 서로 이웃하는 상판의 얼라인마크 간 간격과 서로 이웃하는 하판(250과 252)의 얼라인마크 간 간격이 같아도 크게 문제되지 않으므로 상기 간격이 같을 수도 서로 다를 수도 있다. 정전척(370)은 상판(150)을 부착하여 하판(250)의 상부면 위로 이동시키며, 상판(150)과 하판(250)을 정렬하여 부착한 후 하판(250)으로부터 탈착하게 된다. 제2플렉서블기판(200)의 하부면에는 미캐니컬 척, 버큠 척 또는 정전척(380)이 위치하여 제2플렉서블기판(200) 내지 하판(250)을 지지, 고정할 수 있다. 위에서 설명한 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법은 그 출원 전의 종래기술에 비해서는 확실히 진일보된 기술이지만, 다음과 같은 문제점에 대해서 개선해야 할 필요성이 있다. 첫째, 합착장치(300)의 VAS(Vacuum Assembly System)이 장비의 상당부분을 차지하는 구동부를 포함하기 때문에, 챔버의 크기가 커질 수 밖에 없으며, 여기에 진공조건을 잡기 위해 많은 시간이 소요되어 공정의 병목구간으로 작용한다. 둘째, 게이트(Gate)부 리크(leak) 발생을 방지하기 위하여 VAS를 다단 챔버로 만들어야 하기 때문에 장치의 구성이 복잡해져서, 예컨대 다단챔버에 포함되는 게이트에 의한 디스펜싱(dispensing)부의 오염이 발생할 우려가 있다.
또한, 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법에서는 불량 패널의 발생을 VAS에서 파악할 수 없기 때문에, 공정의 전단계 또는 후단계에서 검사에 의해 불량을 파악할 수 밖에 없었다. 그리고, 스크래치(scratch) 등의 불량 발생 없이 상판을 처킹(chucking)하는 방법도 제시되지 않았다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 기판합착이 이루어지는 진공챔버의 부피를 극소화하고 그 구조를 단순화함으로써 신속한 공정을 진행할 수 있게 할 뿐 아니라 불필요한 장치 구성부의 동작에 따른 타 구성부의 오염, 예컨대 게이트(gate)부의 동작에 따른 디스펜싱(dispensing)부의 오염을 방지할 수 있는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치는: 제1 플렉서블 기판으로부터 가공된 제1폭을 가지는 시트 형태의 상판을 고정하기 위한 상부척과; 상기 제1폭보다 넓은 제2폭을 가지는 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판을 고정하기 위한 하부척과; 상기 상부척과 함께 이동가능하도록 상기 상부척과 결부되어 있으며, 상기 하판을 진공챔버 바닥으로 삼아서 상기 하판과 더불어 진공영역을 규정하는 진공챔버 덮개와; 상기 진공챔버 덮개 및 이에 결부된 상부척을 이동시킴으로써, 상기 상부척에 고정된 상판을 상기 하판에 합착시키기 위한 상판 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 상부척이 상기 진공챔버 덮개와 서로 독립적으로 움직일 수 있도록 해주는 상부척 이동수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부척 및 하부척의 각각이, 진공척(vacuum chuck), 정전척(Electro Static Chuck; ESC), 점착척(Physical Sticky Chuck; PSC), 다공질 세라믹척(Porous Ceramic Chuck) 및 볼텍스척(vortex chuck)으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 유닛척으로 하여 이루어지는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 하판을 이동시키기 위한 하부척 이동수단을 더 구비하여도 좋다.
상기 상부척 및 하부척의 적어도 하나가 이동할 수 있도록 UVW-스테이지 또는 X,Y,θ-스테이지를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 상판과 하판의 합착공정 이후에 부분 경화를 위한 UV 경화장치를 더 구비하여도 좋다.
그리고, 상기 상판과 하판의 합착공정에서 얼라인 상태 등을 비젼 검사하기 위한 카메라를 더 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2폭보다 좁은 제1폭을 가지는 시트 형태의 제1 플렉서블 기판을 마련하기 위해, 제1폭으로 처음부터 규정된 웹을 사용하거나, 제1폭보다 넓은 폭을 가진 웹의 양측을 제1폭이 되도록 절단하거나, 제1폭보다 넓은 폭을 가진 웹의 양측을 벤딩장치로 휘게 한 후 ESC 클램프로 고정하여도 좋다.
또한, 상기 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판을 상기 하부척의 상부에서 손상없이 이동시키기 위해서 상기 하판이 상기 하부척에 닿지 않도록 해주는 공기 부양수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 상부척 및 하부척의 각각이, 격자형으로 배열된 다수의 유닛척으로 이루어져 있으며, 상기 유닛척의 작동을 순차적으로 조절하는 유닛척 제어수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 플렉서블 기판을 가공하여 시트 형태의 상판을 만들기 위해 상기 제1 플렉서블 기판을 그 길이방향에 대해 수직으로 절단하는 웹 절단수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 웹 절단수단은 면도날형, 휠(wheel)형 또는 레이저형으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 이 경우, 상기 웹 절단수단의 사용시 발생하는 파티클을 제거하기 위해 공기 흡입배출부로 이루어진 파티클 제거장치를 더 구비하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고 이오나이저(Ionizer) 노즐(Nozzle)을 사용하여 절단 후 정전기에 의한 파티클을 효과적으로 제거할 수 도 있다
그리고, 상기 웹 절단수단의 사용시 웹의 이동을 위해 웹 측부를 클램핑하는 캐리어를 더 구비하여도 좋다.
또한, 상기 진공챔버 덮개의 하부 둘레가 벨로우즈 형태의 유연성 재질로 만들어져도 좋고, 상기 진공챔버 덮개가 강체로 이루어져 있으며, 상기 진공챔버의 하단부에 오링이 설치되어도 좋다.
또한, 상기 상부척과 및 진공챔버 덮개를 상기 웹형태의 제2 플렉서블 기판에 나란하게 적어도 2열 구비함으로써 진공합착을 2개소 이상 동시에 진행하여도 좋다.
본 발명에 따르면, 플렉서블 디스플레이 제조시 품질 및 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이의 제조공정 흐름도;
도 2는 본 발명의 출원인이 한국특허출원 제2009-90279호에서 제안한 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도;
도 3은 본 발명의 장치를 이용한 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도;
도 4는 본 발명의 장치에서 진공챔버를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면;
도 5는 상판의 공급을 설명하기 위해 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판의 길이방향에 수직으로 상판, 하판, 진공챔버 덮개 및 상부척을 절단하여 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 장치에서 하판이 이송되는 과정을 설명하기 위한 단면도;
도 7a 내지 도 7e는 하판이 하부척에 처킹되는 과정을 설명하기 위한 단면도들;
도 8은 상판이 상부척에 처킹되는 과정을 과정을 설명하기 위한 단면도; 및
도 9a 내지 도 9e는 웹형태의 제1 플렉서블 기판을 가공하여 시트 형태의 상판으로 만들어 주는 웹 커터의 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 3은 본 발명의 장치를 이용한 롤앤시트 방식의 플렉서블 디스플레이의 합착방법을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 본 발명의 장치에서 진공챔버를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 것과 거의 유사하지만, 가장 중요한 차이점은 합착장치가 도 3에서는 구동부의 상당 부분을 포함하지 않고, 극소화된 공간에 대해서만 진공공간(301)으로 만들어 준다는 것이다. 이는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치가 다음 구성요소를 구비함으로써 실현된다. 제1 플렉서블 기판(100)으로부터 가공된 제1폭(a)을 가지는 시트 형태의 상판(150)을 고정하기 위한 상부척(375)에 진공챔버 덮개(401)가 결부되어 있는데, 진공챔버 덮개(401)는 상부척(375)과 함께 이동 가능하다. 진공챔버 덮개(401)는 상부척(375)에 대해 고정될 수도 있지만, 상부척 이동수단(376)에 의해 상부척(375)이 진공챔버 덮개(401)와 서로 독립적으로 움직일 수 있게 할 수도 있다.
하판(200)은 제1폭(a)보다 넓은 제2폭(b)을 가지는 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어져 있으며, 하부척(385)에 의해 지지된다. 한편, 진공챔버 덮개(401)는 상부척(375)과 함께 이동가능하도록 상부척(375)과 결부되어 있는데, 하판(200)을 진공챔버 바닥으로 삼아서 하판(200)과 더불어 진공영역(301)을 규정하게 된다. 진공챔버 덮개(401) 및 이에 결부된 상부척(375)은 상판 이동수단(405)에 의해 함께 이동하게 되는데, 도 4a에서는 상판(150)이 상부로부터 상부척(375)에 얹혀져서 고정된 후에, 상부척(375)이 상판 이동수단(405)에 의해 180도 반전되어 상판(150)이 하판(200)을 마주보게 한 다음, 상판 이동수단(405)에 의해 상부척(375)과 진공챔버 덮개(401) 하방으로 이동하여 진공영역을 만들면서 상판(150)과 하판(200)이 합착되게 된다. 도 4b에서는 상판(150)이 상부척(375)에 하부로부터 고정되기 때문에 도 4a에서와는 달리 180도 반전 동작이 불필요하며, 진공챔버 덮개(401)에 의해 진공영역이 규정되고 난 후에도 상부척(375)이 상부척 이동수단(376)에 의해 진공챔버 덮개(401)와 독립적으로 움직일 수 있다. 상부척 이동수단 및 하부척 이동수단으로는 UVW-스테이지 또는 X,Y,θ-스테이지가 사용될 수 있다.
상부척(375) 및 하부척(385)의 각각은, 진공척(vacuum chuck), 정전척(Electro Static Chuck; ESC), 점착척(Physical Sticky Chuck; PSC), 다공질 세라믹척(Porous Ceramic Chuck) 및 볼텍스척(vortex chuck)을 유닛척으로 하고 이들을 복합하여 격자형 등으로 배치하여 구성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 후술하겠지만 얇은 플렉서블 기판을 처킹할 때에 기판이 울게 되는 현상을, 복합 구성된 유닛척들의 작동순서를 순차 제어함으로써, 방지할 수 있기 때문이다. 진공척(vacuum chuck)의 경우, 진공으로 상판 또는 하판을 흡입하여 고정할 수도 있지만, 에어 블로워(air blower)로도 겸용하여 상판 또는 하판을 상부척 또는 하부척에 대해 에어 플로팅(air floating)시킬 수 있다. 본 발명의 장치에서 상판(150)의 제1폭(a)이 하판(200)의 제2폭(b)보다 좁게 형성되는 것이 중요한데, 그 이유는 제2폭(b)이 제1폭(a)보다 좁거나 같으면 진공챔버 덮개(401)에 의해 진공을 잡을 때 실링(sealing)이 제대로 이루어지지 않아서 누설(leakage)이 발생하기 때문이다.
진공챔버 덮개(401)의 구조와 재질은 진공영역을 확실히 만들어 준다면 어떤 것이든 무방하나, 도 4a의 경우에는, 진공챔버 덮개(401)의 하부 둘레가 벨로우즈(403) 형태의 유연성 재질로 만들어져 있다. 도 4b의 경우에, 진공챔버 덮개(401)가 강체로 이루어져 있으며, 진공챔버의 하단부에 오링(404)이 설치되어 있다. 한편, 하부척(385)의 아래에는 상판(150)과 하판(200)의 합착공정에서 얼라인(align) 상태 등을 비젼(vision) 검사하기 위한 카메라(407)가 설치되어 있어서, 합착 후 불량 패널을 진공영역(401)에서 미리 골라낼 수 있다. 이와 같은 장치를 이용하여 상판(150)과 하판(200)의 합착공정을 진공영역(401)에서 진행한 이후에 UV 경화장치(302)에서 부분 경화공정을 진행한다.
[상판의 공급]
도 5는 상판의 공급을 설명하기 위해 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판(200)의 길이방향에 수직으로 상판(150), 하판(200), 진공챔버 덮개(401) 및 상부척(375)을 절단하여 나타낸 것이다. 상판(150)의 제1폭(a)은 하판(200)의 제2폭(b)보다 좁아야 실링이 완벽해지고 누설이 발생하지 않는다고 위에서 설명하였다. 따라서, 상판(150)은 도 5에 나타낸 예와 같이 공급될 수 있다.
첫째, 상판(150)의 제1폭(a)이 하판(200)의 제2폭(b)보다 좁게 준비되어 있는 경우라면, 도 5의 좌측에 도시한 바와 같이 이를 그대로 롤(roll)에 의해 공급하면 된다.
둘째, 상판(150)의 원래의 폭(c)이 하판(200)의 제2폭(b)과 같거나 그보다 큰 경우에는, 도 5의 중간에 도시한 바와 같이 상판(150)의 폭(d)을 제1폭(a)으로 줄일 수 있도록 양측에 설치된 슬리터(slitter; 501)를 이용하여 컷팅(cutting)을 한 후, 셀(cell) 공정을 진행하고 클리닝(cleaning)한다.
셋째, 상판(150)의 원래의 폭(c)이 하판(200)의 제2폭(b)과 같거나 그보다 큰 경우에는, 도 5의 우측에 도시한 바와 같이 웹 하부의 벤딩장치(미도시)와 ESC 클램프(미도시)를 이용하여 하판의 제2폭(b)보다 상판의 제1폭(a)이 작게 만들어서 공급한다.
[하판의 이송]
웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판은 하부척에 고정된 상태에서 상판과 합착되게 된다. 그런데, 하판이 하부척에 고정되기 전에는 하부척의 상부에서 하부척의 길이방향으로 이송되어야 하는데, 만약 이송시 하판의 저면이 하부척에 접촉한다면 스크래치(scratch)가 발생하여 공정불량을 야기하게 된다. 또한, 하판의 상부면에 액정, 실런트 등이 도포되어 접촉이 불가하며, 누르는 형태의 닙롤(nip roll)로는 에지(Edge)부만 접촉할 수 있으며 웹(Web)을 울게 하는 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 하판(200)은 도 6에 도시한 바와 같이 하부척(385)의 상부에서 하부척(385)과 어느 정도 이격된 상태로 하부척(385)과 나란하게 이송된다. 도 6은 본 발명의 장치에서 하판(200)이 롤(408)에 의해 이송되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 하부척(385)은 복수의 위치, 예컨대 격자형의 위치에 진공척(vacuum chuck), 정전척(Electro Static Chuck; ESC), 점착척(Physical Sticky Chuck; PSC), 다공질 세라믹척(Porous Ceramic Chuck) 및 볼텍스척(vortex chuck) 중의 적어도 어느 하나를 유닛척으로 하여 복합 배열함으로써 이루어질 수 있다. 이 때, 진공척은 진공으로 하판(200)을 흡입하여 고정하는 용도로 사용할 수 있지만, 공기 부양수단인 에어 블로워(air blower)로도 겸용하여 하판(200)을 하부척(385)에 대해 에어 플로팅(air floating)시킬 수 있다. 이와 같은 에어 플로팅 개념은 상판과 상부척에 대해서도 동일한 개념으로 적용될 수 있다. 에어 플로팅에 의해 하판(200)이 하부척(385)으로부터 이격되는 거리(f)는 100~500㎛인 것이 바람직하다.
[하판 처킹(chucking)]
도 7a 내지 도 7e는 하판이 하부척에 처킹되는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 7a를 참조하면, 에어 프로팅된 상태로 이송된 하판(200)은 다공질 세라믹척(701)과 정전척(702)이 격자 형태로 배열된 하부척(385)에 의해 처킹되기 위해 하강한다. 이 때, 급격하게 하판(200)이 하부척(385)에 접촉하게 되면 하판(200)이 울게 되거나, 스크래치가 발생할 위험이 있으므로 일단 다공질 세라믹척(701)을 통하여 공기를 분사하여 하판(200)이 공기 부양되도록 유닛척 제어수단(703)이 작동한다.
이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 유닛척 제어수단(703)을 제어하여 하부척(385)의 중심부에 있는 다공질 세라믹척(701)을 통해서 우선적으로 진공 흡입이 일어나도록 한다. 본 실시예에서는 하부척(385)의 중심부에 있는 다공질 세라믹척(701)을 통해서 우선적으로 진공 흡입이 일어나도록 하였으나, 경우에 따라서는 다른 쪽에서 먼저 진공 흡입이 일어나게 하여도 좋다. 다만 진공 흡입이 순차적으로 일어나게 해주면 되는 것이다.
그 다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 유닛척 제어수단(703)을 제어하여 다공질 세라믹척(701)을 통해서 진공 흡입이 일어나게 되는 영역을 확장시킨다.
마지막으로, 유닛척 제어수단(703)을 제어하여 전체 다공질 세라믹척(701)을 통해서 진공 흡입이 일어나게 하여 도 7d에 도시한 상태가 되게 하면, 결국 하판(200)이 하부척(385) 전체에 접촉하는 도 7e의 상태가 된다. 하판(200)이 하부척(385)이 접촉하게 되면, 정전척(702)가 작동하게 된다.
이와 같이 중앙부 또는 어느 한쪽의 부위부터 순차적으로 진공 흡입이 일어나도록 하는 이유는 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판(200)이 울지 않게 하기 위함이다.
본 실시예에서는 다공질 세라믹척(701)과 정전척(702)만을 예시하였으나, 그 외에도 진공척, 점착척, 또는 볼텍스척을 포함한 다양한 척을 이용하여도 무방하다.
[상판 처킹(chucking)]
도 8은 상판이 상부척에 처킹되는 과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 상판(150) 역시 그 두께가 얇기 때문에, 상부척(375)이 큰 공기 구멍을 갖도록 가공되면, 진공 흡입 압력에 의해 상판(150)이 변형되어 사용할 수 없는 위험이 있다. 따라서, 상부척(375)도 위의 실시예의 하부척(385)와 마찬가지로 다공질 세라믹척(701)과 정전척(702)을 포함한 구성이 되도록 하였다. 이 경우, 상판(150)을 상부척(375)에 처킹하기 위해서 다음과 같은 과정을 거친다. 하부척(385)의 다공질 세라믹척(701)을 통해서 공기가 분사되게 하여 에어 플로팅이 이루어지게 하는 한편, 상부척(375)에서는 그 중앙부 또는 어느 한쪽부터 순차적으로 진공 흡착의 영역을 넓혀나간다.
[웹 커터의 구성]
도 9a 내지 도 9e는 웹형태의 제1 플렉서블 기판(151)을 가공하여 시트 형태의 상판(150)으로 만들어 주는 웹 커터의 구성을 설명하기 위한 도면들로서, 각 도면들은 웹형태의 제1 플렉서블 기판(151)의 길이 방향에 대한 단면도로 나타내었다.
도 9a를 참조하면, 웹형태의 제1 플렉서블 기판(151)의 측부를 캐리어(901)가 클램핑하여 LM 가이드(903)에 의해 우측으로 이동함으로써 웹 피딩(web feeding)이 이루어진다. 하부척(385)은 자신이 유닛척으로 가지고 있는 다공질 세라믹척(미도시)을 통해 그 상부쪽으로 공기를 분사하여 에어 플로팅방식으로 제1 플렉서블 기판(151)이 공급된다. 하부척(385)의 양측에는 제1 플렉서블 기판(151)을 그 길이방향에 대해 수직으로 절단하는 웹 절단수단(902)이 설치된다. 이러한 웹 절단수단(902)은 면도날형, 휠(wheel)형 또는 레이저형으로 이루어질 수 있다. 웹 절단수단(902)은 웹 절단시 발생하는 파티클을 화살표 방향으로 제거하기 위해 공기 흡입배출부(904)를 구비한다. 정전기에 의한 제전을 하기 위한 이오나이저(ionizer, 도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다. 이오나이저 노즐(Nozzle)을 사용하여 절단 후 정전기에 의한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다. 이어서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상부척(375)이 진공챔버 덮개(401)와 함께 하강하여 제1 플렉서블 기판(151)을 위로부터 처킹한다. 그 다음 도 9c에 도시한 바와 같이 웹 절단작업을 캐리어(901)가 방해하지 않도록 캐리어(901)가 홈 위치로 복귀한다. 이어서, 도 9d와 같이, 웹 절단수단(902)이 아래로부터 상승하여 상부척(375)의 양단부와 더불어 파티클 제거용 챔버를 형성하면서 제1 플렉서블 기판(151)을 절단한다. 절단시 발생하는 파티클은 상부척(375)의 양단부에서 공기를 불어넣고 웹 절단수단(902)의 공기 흡입배출부(904)에서 빨아내어 버림으로써 방지할 수 있다. 절단이 완료되면, 도 9e에 도시한 바와 같이, 웹 절단수단(902)은 아래로 이동하고, 상부척(375)은 절단된 시트 형태의 상판(150)을 고정하여 이동하여 하판과 접합할 준비를 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치는 롤앤시트(Roll & Sheet) 방식의 진공합착 공정에 있어서의 공정시간과 불량률을 획기적으로 줄일 수 있게 해준다. 또한, 상부척(375)과 및 진공챔버 덮개(401)를 웹형태의 제2 플렉서블 기판(151)에 나란하게 적어도 2열 구비하면, 진공합착을 2개소 이상 동시에 진행할 수 있으므로, 공정시간의 단축에 크게 기여할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
150: 상판 151: 웹형태의 제1 플렉서블 기판
200: 하판 375: 상부척
376: 상부척 이동수단 385: 하부척
401: 진공챔버 덮개 407: 비젼 검사용 카메라
901: 캐리어 902: 웹 절단수단

Claims (17)

  1. 제1 플렉서블 기판으로부터 가공된 제1폭을 가지는 시트 형태의 상판을 고정하기 위한 상부척과;
    상기 제1폭보다 넓은 제2폭을 가지는 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판을 고정하기 위한 하부척과;
    상기 상부척과 함께 이동가능하도록 상기 상부척과 결부되어 있으며, 상기 하판을 진공챔버 바닥으로 삼아서 상기 하판과 더불어 진공영역을 규정하는 진공챔버 덮개와;
    상기 진공챔버 덮개 및 이에 결부된 상부척을 이동시킴으로써, 상기 상부척에 고정된 상판을 상기 하판에 합착시키기 위한 상판 이동수단;
    을 구비하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부척이 상기 진공챔버 덮개와 서로 독립적으로 움직일 수 있도록 해주는 상부척 이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부척 및 하부척의 각각이, 진공척(vacuum chuck), 정전척(Electro Static Chuck; ESC), 점착척(Physical Sticky Chuck; PSC), 다공질 세라믹척(Porous Ceramic Chuck) 및 볼텍스척(vortex chuck)으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 유닛척으로 하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하판을 이동시키기 위한 하부척 이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부척 및 하부척의 적어도 하나가 이동할 수 있도록 UVW-스테이지 또는 X,Y,θ-스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상판과 하판의 합착공정 이후에 부분 경화를 위한 UV 경화장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 상판과 하판의 합착공정에서 얼라인 상태 등을 비젼 검사하기 위한 카메라를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2폭보다 좁은 제1폭을 가지는 시트 형태의 제1 플렉서블 기판을 마련하기 위해, 제1폭으로 처음부터 규정된 웹을 사용하거나, 제1폭보다 넓은 폭을 가진 웹의 양측을 제1폭이 되도록 절단하거나, 제1폭보다 넓은 폭을 가진 웹의 양측을 벤딩장치로 휘게 한 후 ESC 클램프로 고정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 웹형태의 제2 플렉서블 기판으로 이루어진 하판을 상기 하부척의 상부에서 손상없이 이동시키기 위해서 상기 하판이 상기 하부척에 닿지 않도록 해주는 공기 부양수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  10. 제1항, 제3항 및 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상부척 및 하부척의 각각이, 격자형으로 배열된 다수의 유닛척으로 이루어져 있으며, 상기 유닛척의 작동을 순차적으로 조절하는 유닛척 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 플렉서블 기판을 가공하여 시트 형태의 상판을 만들기 위해 상기 제1 플렉서블 기판을 그 길이방향에 대해 수직으로 절단하는 웹 절단수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 웹 절단수단이 면도날형, 휠(wheel)형 또는 레이저형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 웹 절단수단의 사용시 발생하는 파티클을 제거하기 위해 공기 흡입배출부로 이루어진 파티클 제거장치와 정전기에 의한 제전을 하기 위한 이오나이저를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 웹 절단수단의 사용시 웹의 이동을 위해 웹 측부를 클램핑하는 캐리어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 진공챔버 덮개의 하부 둘레가 벨로우즈 형태의 유연성 재질로 만들어진 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 진공챔버 덮개가 강체로 이루어져 있으며, 상기 진공챔버의 하단부에 오링이 설치된 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 상부척과 및 진공챔버 덮개를 상기 웹형태의 제2 플렉서블 기판에 나란하게 적어도 2열 구비함으로써 진공합착을 2개소 이상 동시에 진행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 액정 디스플레이 제조장치.
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