KR101270247B1 - 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치; 상기 제 1 합착액을 가경화하는 경화 장치; 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치; 상기 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 에어 커튼 발생 장치를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법{Improved Apparatus and Method of Bonding Substrates}
본 발명은 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하여 가경화시킨 후, 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 코팅하고, 상부 기판을 하부 기판과 경사진 상태로 위치시킨 후 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상부 기판을 비접촉 방식으로 하부 기판에 압착시키고 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 합착액을 함께 경화시킴으로써, 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되고, 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되며, 합착 공정 시간(tact time)이 감소되고, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어드는 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법에 관한 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라, 영상 정보를 출력하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양해지면서 기존의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)를 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display), 전계 방출 디스플레이(FED: Field Emission Display), 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), PC용 모니터, 및 태블릿(Tablet) PC용 모니터 등과 같은 여러 가지 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)가 등장하였다.
상술한 여러 가지 FPD 중에서 휴대폰 화면에서부터 대형 TV 화면에까지 다양하게 쓰이고 있는 PDP 또는 LCD가 가장 대표적인 평판표시장치로 사용되고 있다.
예를 들어, LCD를 제조하기 위해서는 일반적으로 박막 트랜지스터를 구비한 박막 트랜지스터 어레이 기판(제 1 기판)을 준비하는 단계; 컬러 필터층을 구비한 컬러필터 어레이 기판(제 2 기판)을 준비하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다. 이 경우, 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계는 기판 합착 장치에 의하여 수행된다.
종래 기술에서 사용되는 기판 합착 장치의 일 예로 기판을 고정시키기 위하여 평면형의 스테이지가 사용된다. 이러한 스테이지는 평면형의 정반, 상기 정반에 장착된 정전척(chuck), 및 상기 정반에 형성되어 상기 정전척 사이에 배치된 다수의 홀을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 정반(1)은 표면이 평면형의 구조로 형성되어 있고, 상기 표면에는 복수의 홀(2)이 형성되어 있다. 복수의 홀(12)은 진공력을 전달하여 기판을 흡착시켜 고정시킨다.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다. 이러한 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치 및 기판 합착 방법은 이창훈 등에 의해 2006년 12월 29일자에 "기판 합착 장치 및 기판 합착 방법"이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허 출원 제10-2006-0138217호로 출원되어 2008년 7월 3일자에 공개된 대한민국 공개 특허 제 10-2008-0062424호에 상세히 기술되어 있다.
도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 합착 방법에서는 평면형의 상부 스테이지(10)와 평면형의 하부 스테이지(20) 각각에 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)이 고정된다(도2a 참조). 이 경우, 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)은 스테이지에 형성된 복수의 홀(도 1a 참조)을 통해 전달된 진공력에 의해 스테이지에 고정된다.
제 1기판(14a)에는 두 기판을 합착시켜 고정시키는 씰(seal)층(16)이 형성되어 있고, 상기 제 2 기판(14b)에는 액정(18)이 적하되어 있다.
그 후, 상부 스테이지(10)를 하강시켜서 제 1 기판(14a)을 제 2 기판(14b)에 근접시킨 후, 하부 스테이지(20)를 좌우 및 전후 방향으로 병진 또는 회전 운동시켜 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)이 서로 얼라인(align) 되도록 한다(도 2b 참조). 이 경우, 터보 분자 펌프(TMP: Turbo Molecular Pump) 또는 기계적 부스터 펌프(mechanical booster pump) 등을 사용하여 주변 환경은 진공 환경이 되도록 한다. 주변 환경이 진공환경이 되면, 진공력에 의하여 기판이 스테이지에 고정되지 못하므로, 상기 스테이지에 장착된 정전척에서 공급하는 정전기력에 의하여 기판이 스테이지에 척킹(chucking)됨으로써 고정된다.
그 후, 상부 스테이지에 고정된 제 1 기판(14a)을 상부 스테이지(10)에서 탈착시킨후 제 1 기판(14a) 및 제 2 기판(14b)을 합착하고, 상부 스테이지(10)를 상승시킨다(도 2c 참조). 이 경우, 합착된 기판을 탈착시키는 과정은, 상기 정전척에서 공급하는 정전기력을 제거하여 합착된 기판을 디척킹(dechucking)시킴으로써 이루어진다. 그 후, N2 가스와 같은 안정한 기체를 사용하여 합착된 기판에 균일하게 압력을 가한다(도 2d 참조). 그 후, 합착된 기판 하부에 UV광(24)을 조사하여 씰층(16)을 경화시킨다(도 2e 참조).
상술한 바와 같은 종래 기술의 기판 합착 방법에 사용되는 공정들은 모두 진공 챔버(chamber)와 같은 진공 환경 하에서 수행된다.
상술한 종래 기술에 따른 기판 합착 장치 및 방법은 진공 환경 하에서 이루어져야 하므로, 진공 챔버, 진공 펌핑 장치, 정전척 등과 같은 장비가 필수적으로 사용되어야 한다. 따라서, 합착 장치의 구성이 복잡해지고, 합착 공정이 증가하여 합착 공정에 요구되는 전체 시간(tact time) 및 비용이 증가한다는 문제가 있었다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래 기술이 임대경 등에 의해 2011년 5월 12일자에 "유리기판 합착방법 및 유리기판 합착장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제 10-2011-0044754호로 출원되어 2011년 8월 22일자에 등록된 대한민국 특허 제 10-1059952호(이하 "952 특허"라 합니다)에 개시되어 있다.
도 3은 또 다른 종래 기술인 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110) 또는 하부 기판(120)의 중 어느 일 유리기판의 타 유리기판 방향의 면에 광학 접착(optical clear adhesive, OCA) 필름(130)을 부착하는 S1 단계; 상기 S1 단계에서 일 유리기판에 광학 접착 필름(130)이 부착된 면을 타 유리기판의 일면으로 이송하되, 일 유리기판의 일단이 타단보다 먼저 타 유리기판의 일면에 접촉하는 S2 단계; 및 상기 S2 단계의 일 유리기판의 광학 접착 필름(130)이 부착되지 않은 면을 가압하여 광학 접착 필름(130)을 타 유리기판에 부착시키는 S3 단계를 포함하고 있다.
또한, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 하부 기판(120)이 하부 스테이지(100) 상에 안착된다. 상부 기판(110)은 상부 스테이지(200) 상에 분리가능하게 흡착된다. 또한, 상부 스테이지(200)의 상부면에 제공되는 롤러(221)를 사용하여 상부 스테이지(200)를 가압한다. 롤러(221)는 롤러 이송 유닛(미도시)에 결합되어 상하 및 좌우로 이동할 수 있다.
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110)이 하부 기판(120)의 일단과 맞닿으면 롤러(221)가 롤러 이송 유닛(미도시)에 의해 하강한 후 예를 들어 우측 방향으로 이동하여 상부 스테이지(200)를 순차적으로 가압하게 되어 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이에 기포가 제거된다.
상술한 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 고가의 진공 장비를 사용할 필요가 없다는 장점이 달성되지만, 여전히 다음과 같은 문제가 발생한다.
좀 더 구체적으로, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 기판(110)과 하부 기판(120)의 합착을 위해 합착액 대신 투명한 광학 접착(OCA) 필름(130)을 사용한다. 이러한 광학 접착 필름(130)은 양면 접착 필름으로 일면은 상부 기판(110)에 부착되고, 타면은 하부 기판(120)에 부착되어야 한다. 이 경우, 상부 기판(110)을 하부 기판(120)과 경사지게 위치시킨 후 롤러(221)를 이용하여 상부 기판(110) 상에 부착된 광학 접착 필름(130)을 하부 기판(120)과 합착하면, 광학 접착 필름(130)과 하부 기판(120) 사이에 발생할 수 있는 기포가 제거될 수 있다. 그러나, 광학 접착 필름(130) 자체가 상부 기판(110)에 미리 부착되어야 하므로, 필름(130) 상의 광학 접착제(OCA)의 표면의 거칠기로 인하여 광학 접착 필름(130)과 상부 기판(110) 사이에 미세 공간이 형성되어 기포가 발생할 가능성이 높다. 그에 따라, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)이 합착된 기판에 불량이 발생할 수 있다.
또한, 광학 접착 필름(130)과 상부 기판(110) 사이에 기포가 발생하여 합착된 기판에 불량이 발생하면, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 분리한 후 광학 접착 필름(130)을 제거하고, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 세정하여야 한다. 그 후, 새로운 광학 접착 필름(130)을 사용하여 상술한 합착 방법에 따라 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)을 합착하여야 한다. 또는, 불량이 발생한 최종 기판을 폐기하여야 한다. 그 결과, 기판 합착의 공정 시간(tact time)이 길어지거나 비용이 증가한다.
또한, 952 특허에 따른 유리기판 합착 방법에서는 상부 스테이지(200)에 흡착된 상부 기판(110) 및 하부 스테이지(100)에 흡착된 하부 기판(120)에 롤러(221)에 의한 가압력이 직접 전달된다. 그에 따라, 롤러(221)에 의해 인가되는 가압력이 정밀하게 제어되지 않으면 압력에 취약한 상부 기판(110) 및/또는 하부 기판(120)에 손상 등이 발생할 수 있으며, 이는 최종 합착 기판의 불량 발생의 원인이 될 수 있다.
따라서, 상술한 종래 기술의 기판 합착 방법의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 공개 특허 제 10-2008-0062424호 대한민국 특허 제 10-1059952호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하여 가경화시킨 후, 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 코팅하고, 상부 기판을 하부 기판과 경사진 상태로 위치시킨 후 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상부 기판을 비접촉 방식으로 하부 기판에 압착시키고 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 합착액을 함께 경화시킴으로써, 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되고, 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되며, 합착 공정 시간(tact time)이 감소되고, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어드는 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치; 상기 제 1 합착액을 가경화하는 경화 장치; 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치; 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 에어 커튼 발생 장치를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 스테이지; 상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 씰런트를 도포하는 제 1 노즐 장치; 상기 씰런트를 가경화하는 경화 장치; 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치; 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 에어 커튼 발생 장치를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판의 합착 방법은 a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계; b) 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액을 가경화하는 단계; c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하는 단계; d) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; e) 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및 f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판의 합착 방법은 a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 씰런트를 도포하는 단계; b) 경화 장치를 이용하여 상기 씰런트를 가경화하는 단계; c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 도포하는 단계; d) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; e) 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및 f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 합착액을 함께 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 기판 합착 장치 및 합착 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되면서도 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지된다.
2. 합착 공정 시간(tact time)이 감소된다.
3. 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감된다.
4. 상부 기판이 에어 커튼과 같은 기체에 의해 비접촉 방식으로 가압되므로 상부 기판과 하부 기판의 손상 등의 발생 가능성이 실질적으로 제거된다.
5. 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 정반을 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 유리기판 합착 방법의 순서도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치(400)는 하부 기판(420)이 장착되는 스테이지(100); 상기 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치(440); 상기 제 1 합착액을 가경화하는 경화 장치(450); 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치(445); 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시키는 이동 부재(미도시); 상기 스테이지(100)에 제공되며, 상기 이동 부재(미도시)에 의해 이동된 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재(412); 및 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)을 형성하는 에어 커튼 발생 장치(421)를 포함하고, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 상기 제 2 합착액(430)은 상기 경화 장치(450) 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 동작은 제 2 노즐 장치(445) 대신 제 1 노즐 장치(440)에 의해 이루어질 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 이 경우, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액과 제 2 합착액(430)은 동일한 합착액이다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 장치(400)는 하부 기판(420)이 장착되는 스테이지(100); 상기 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 씰런트(sealant)를 도포하는 제 1 노즐 장치(440); 상기 씰런트를 가경화는 경화 장치(450); 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 합착액(430)을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치(445); 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시키는 이동 부재(미도시); 상기 스테이지(100)에 제공되며, 상기 이동 부재(미도시)에 의해 이동된 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재(412); 및 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)을 형성하는 에어 커튼 발생 장치(421)를 포함하고, 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 상기 합착액(430)은 상기 경화 장치(450) 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 사용되는 상부 기판(410)의 이동 부재(미도시)는 예를 들어 로봇 암(robot arm) 또는 진공을 이용하여 탈부착이 가능한 픽업 부재(pick-up element)로 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법을 상세히 기술한다.
다시 도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법에서는, 먼저 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액 또는 씰런트를 도포한다(도 4a 참조). 이 경우, 씰런트는 후술하는 바와 같이 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 전면 도포될 합착액(430)과는 상이한 재질이다.
그 후, 경화 장치(450)를 이용하여 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액 또는 씰런트를 가경화한다(도 4b 참조). 이러한 경화 장치(450)는 예를 들어 제 1 합착액 또는 씰런트가 열경화성 수지인 경우 자외선(UV) 조사장치로 구현될 수 있다.
그 후, 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포한다(도 4c 참조). 이 때, 폐쇄 경계 씰라인(422)이 제 1 합착액으로 형성되는 경우 제 2 노즐 장치(445) 대신 제 1 노즐 장치(440)가 사용될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 제 1 노즐 장치(440) 및 제 2 노즐 장치(445)는 각각 예를 들어 슬릿 다이 노즐로 구현될 수 있다.
그 후, 이송 장치(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 하부 기판(420) 상으로 이동시킨다(도 4d 참조). 이 경우, 상부 기판(410)은 스테이지(100) 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재(412)에 의해 지지된다. 이를 위해 한 쌍의 지지 부재(412)는 각각 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(support pin)(412a,412b)을 구비할 수 있다. 복수의 제 1 지지핀(412a)의 높이는 복수의 제 2 지지핀(412b)의 높이보다 낮다. 따라서, 상부 기판(410)이 이동 부재(미도시)에 의해 하부 기판(420) 상으로 이동되면 상부 기판(410)이 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)에 의해 경사 상태로 지지된다. 통상적으로 상부 기판(410)의 사이즈는 하부 기판(420)의 사이즈 보다 더 크다. 이 때, 상부 기판(410)의 일측 단부(도 2d의 경우 좌측 단부)는 하부 기판(420)의 일측 단부와 접촉하거나(미도시) 또는 도 4d에 도시된 바와 같이 약간 이격된 상태를 유지한다.
그 후, 에어 커튼 발생 장치(421)를 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시킨다(도 4e 참조). 이 때, 에어 커튼 발생 장치(421)가 경사 상태의 상부 기판(410)의 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동함에 따라 복수의 제 2 지지핀(412b)(상부 기판(410)의 일측 단부가 하부 기판(420)의 일측 단부와 접촉 상태인 경우), 또는 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)(상부 기판(410)의 일측 단부가 하부 기판(420)의 일측 단부와 이격(비접촉) 상태인 경우)이 하부 기판(420)의 표면 높이와 실질적으로 동일한 높이로 하강한다(도 4f 참조). 그 결과, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)이 얻어진다.
그 후, 상술한 경화 장치(450)를 이용하여 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부에 전면 도포된 제 2 합착액(430)을 함께 경화시켜 최종적으로 합착 기판(415a)이 얻어진다(도 4g 참조). 대안적으로, 도 4f에서 도시된 압착 기판(415)을 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)로 이송한 후 제 2 경화 장치에 의해 압착 기판(415) 내부의 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부에 전면 도포된 제 2 합착액(430)을 함께 경화시켜 최종적으로 합착 기판(415a)을 얻을 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 합착액(430)이 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포되므로, 에어 커튼 발생 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)과 하부 기판(420)을 비접촉 방식으로 압착할 때 폐쇄 경계 씰라인(422)이 일종의 배리어(barrier)로 작용하여 합착액(430)이 폐쇄 경계 씰라인(422)을 벗어남이 없이 상부 기판(410)과 하부 기판(420) 사이에서 매우 균일한 상태로 압착된다. 그에 따라, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)의 합착면 전체에 걸쳐 균일한 합착력이 형성되어 상부 기판(410)과 하부 기판(420)이 매우 견고하게 합착될 수 있다. 또한, 상부 기판(410)과 하부 기판(420)에 손상 등이 발생할 가능성이 실질적으로 제거된다.
또한, 합착액(430)이 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 전면 도포되므로, 합착액(430)의 상부 표면의 평탄도가 매우 균일하게 형성된다. 그에 따라, 상부 기판(410)의 하부면과 합착액(430)의 상부 표면 사이에 기포가 발생할 가능성이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 최종 제품(즉, 합착 기판(415a))의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5a를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)은 a) 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계(510); b) 경화 장치(450)를 이용하여 상기 제 1 합착액을 가경화하는 단계(520); c) 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 단계(530): d) 이송 장치(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420) 상으로 이동시켜 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 단계(540); e) 에어 커튼 발생 장치(421)를 이용하여 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판(415)을 얻는 단계(550); 및 f) 상기 경화 장치(450)를 이용하여 상기 압착 기판(415) 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 상기 제 2 합착액(430)을 함께 경화시키는 단계(560)를 포함한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액(430)은 동일한 합착액이고, 상기 c) 단계가 상기 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 d) 단계에서, 상기 상부 기판(410)의 상기 경사 상태는 상기 스테이지(100) 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재(412)에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)의 높이 차이에 의해 형성된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 f) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)은 a) 제 1 노즐 장치(440)를 이용하여 스테이지(100) 상에 장착된 하부 기판(420)의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하도록 씰런트를 도포하는 단계(510); b) 경화 장치(450)를 이용하여 상기 씰런트를 가경화하는 단계(520); c) 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 합착액(430)을 전면 도포하는 단계(530): d) 이송 장치(미도시)를 이용하여 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(10) 상으로 이동시켜 상기 상부 기판(410)을 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지하는 단계(540); e) 에어 커튼 발생 장치(421)를 이용하여 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판(415)을 얻는 단계(550); 및 f) 상기 경화 장치(450)를 이용하여 상기 압착 기판(415) 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422)과 상기 합착액(430)을 함께 경화시키는 단계(560)를 포함한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 d) 단계에서, 상기 상부 기판(410)의 상기 경사 상태는 상기 스테이지(100) 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재(412)에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀(412a,412b)의 높이 차이에 의해 형성된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 f) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상부 기판과 하부 기판이 견고하게 합착되면서도 상부 기판과 하부 기판 사이에 이물질 또는 기포 발생이 방지되고, 합착 공정 시간(tact time)이 감소되며, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되고, 비접촉 방식의 가압에 의해 상부 기판과 하부 기판의 손상 등의 발생 가능성이 실질적으로 제거되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다는 장점이 달성된다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
1: 정반 2: 홀 10,20,100,200: 스테이지
14a,14b,110,120,410,420: 기판 16: 씰층 18: 액정
130: 광학 접착 필름 221: 롤러 400: 기판 합착 장치
412: 지지 부재 412a,412b: 지지핀 415: 압착 기판
415a: 합착 기판 421: 에어 커튼 발생 장치
422: 폐쇄 경계 씰라인 430: 합착액
440,445: 노즐 장치 450: 경화 장치

Claims (16)

  1. 기판 합착 장치에 있어서,
    하부 기판이 장착되는 스테이지;
    상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 제 1 노즐 장치;
    상기 제 1 합착액을 가경화하는 경화 장치;
    상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치;
    상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재;
    상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및
    상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 에어 커튼 발생 장치
    를 포함하고,
    상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는
    기판 합착 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액이 동일한 합착액이고, 상기 제 2 합착액이 상기 제 1 노즐 장치에 의해 전면 도포되는 기판 합착 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노즐 장치 및 상기 제 2 노즐 장치는 각각 슬릿 다이 노즐로 구현되는 기판 합착 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 지지 부재는 각각 복수의 제 1 및 제 2 지지핀을 구비하되, 상기 복수의 제 1 지지핀은 상기 복수의 제 2 지지핀과 상이한 높이를 갖는 기판 합착 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 에어 커튼 발생 장치가 상기 상부 기판 상의 표면을 따라 이동함에 따라 상기 복수의 제 1 및 2 지지핀 중 어느 하나 또는 양자가 상기 하부 기판의 표면 높이와 동일한 높이로 하강하는 기판 합착 장치.
  6. 기판 합착 장치에 있어서,
    하부 기판이 장착되는 스테이지;
    상기 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인(seal line)을 형성하도록 씰런트를 도포하는 제 1 노즐 장치;
    상기 씰런트를 가경화하는 경화 장치;
    상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치;
    상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재;
    상기 스테이지에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 및
    상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 에어 커튼 발생 장치
    를 포함하고,
    상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는
    기판 합착 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 노즐 장치 및 상기 제 2 노즐 장치는 각각 슬릿 다이 노즐로 구현되는 기판 합착 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 지지 부재는 각각 복수의 제 1 및 제 2 지지핀을 구비하되, 상기 복수의 제 1 지지핀은 상기 복수의 제 2 지지핀과 상이한 높이를 갖는 기판 합착 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 에어 커튼 발생 장치가 상기 상부 기판 상의 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동함에 따라 상기 복수의 제 1 및 2 지지핀 중 어느 하나 또는 양자가 상기 하부 기판의 표면 높이와 동일한 높이로 하강하는 기판 합착 장치.
  10. 기판 합착 방법에 있어서,
    a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 제 1 합착액을 도포하는 단계;
    b) 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액을 가경화하는 단계;
    c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하는 단계;
    d) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계;
    e) 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및
    f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 제 2 합착액을 함께 경화시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 합착액과 상기 제 2 합착액은 동일한 합착액이고,
    상기 c) 단계가 상기 제 1 노즐 장치를 이용하여 수행되는
    기판 합착 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 f) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행되는 기판 합착 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 d) 단계에서, 상기 상부 기판의 상기 경사 상태는 상기 스테이지 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀의 높이 차이에 의해 형성되는 기판 합착 방법.
  14. 기판 합착 방법에 있어서,
    a) 제 1 노즐 장치를 이용하여 스테이지 상에 장착된 하부 기판의 측면 가장자리 부분을 따라 폐쇄 경계 씰라인을 형성하도록 씰런트를 도포하는 단계;
    b) 경화 장치를 이용하여 상기 씰런트를 가경화하는 단계;
    c) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 내부에 합착액을 전면 도포하는 단계;
    d) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계;
    e) 에어 커튼 발생 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및
    f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인과 상기 합착액을 함께 경화시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 f) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행되는 기판 합착 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 d) 단계에서, 상기 상부 기판의 상기 경사 상태는 상기 스테이지 상에 제공되는 한 쌍의 지지 부재에 각각 구비된 복수의 제 1 및 제 2 지지핀의 높이 차이에 의해 형성되는 기판 합착 방법.
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