KR101280756B1 - 기판 절단장치 및 절단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 절단장치 및 절단방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판 절단장치는 상부기판과 하부기판을 씰런트로 합착한 합착 기판을 절단하는 기판 절단장치에 있어서, 서로 마주보면서 이격된 한 쌍의 지지대와, 상기 지지대를 연결하는 연결부 및 상기 연결부를 따라 이동가능하도록 설치되는 커터를 포함하는 커팅유닛; 상기 합착 기판이 안착되어 상기 연결부의 하향에 내입되는 스테이지; 상기 합착 기판의 셀갭에 실질적으로 대응되도록 마련되며, 상기 합착 기판이 상기 연결부로 내입시 상기 합착 기판의 셀갭으로 삽입되어 기설정된 커팅 라인의 외측에 위치하는 지지수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 합착 공정 이후 합착 기판을 절단시 커팅 라인의 외측에 합착 기판의 셀갭에 대응되는 지지수단을 삽입하여 합착 기판을 안정적으로 지지하면서 절단할 수 있고, 커팅 라인의 양측이 지지된 상태에서 합착 기판이 절단되어 글래스 크랙(crack) 또는 버(burr)가 발생하지 않을 수 있는 기판 절단장치가 제공된다.

Description

기판 절단장치 및 절단방법{APPARATUS AND METHOD OF CUTTING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 절단장치 및 절단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합착 공정에 따라 상부기판과 하부기판이 합착된 합착 기판의 씰런트 외측에 위치하는 더미 글래스를 절단할 때 글래스 크랙(glass crack) 또는 버(burr) 발생을 방지할 수 있는 기판 절단장치 및 절단방법에 관한 것이다.

통상, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 표시 패널에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들 각각이 비디오 신호에 따라 광투과율을 조절하게 함으로써 화상을 표시하게 된다.

이러한 액정 표시 패널은 액정을 사이에 두고 씰런트 등의 합착제에 의해 합착되는 박막 트랜지스터 기판(이하 "TFT기판"이라 함) 및 컬러필터 기판을 구비한다.

컬러필터 기판에는 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 컬러 구현을 위한 컬러필터, 화소전극과 수직전계를 이루는 공통전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 상부 배향막을 포함하는 컬러필터 어레이가 상부기판 상에 형성된다.

TFT기판에는 하부기판 상에 서로 교차되게 형성된 게이트라인 및 데이터라인과, 그들의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)와, 박막트랜지스터와 접속된 화소전극과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 하부 배향막을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이가 하부기판 상에 형성된다.

종래 액정 표시 패널을 제조하기 위한 제조공정은 어레이 형성 공정, 기판 합착/액정 주입 공정, 기판 절단공정 등으로 나뉘어진다.

어레이 형성 공정은 상부 어레이 형성 공정과 하부 어레이 형성 공정으로 나뉘어진다.

상부 어레이 형성 공정은 상부기판 상에 다수의 컬러필터 어레이가 형성된다. 여기서, 다수의 컬러필터 어레이 각각은 독립된 표시 소자를 구성하게 된다.

하부 어레이 형성 공정은 하부 기판 상에 다수의 박막트랜지스터 어레이가 형성된다. 다수의 박막 트랜지스터 어레이 각각은 독립된 표시 소자를 구성하게 된다.

기판 합착/액정 주입 공정은 씰런트(sealant) 등의 합착제를 이용하여 컬러필터 기판과 TFT기판을 합착하고 액정 주입구를 통해 액정을 주입한 다음 그 액정 주입구를 봉지하는 공정으로 진행된다.

기판 절단공정은 상부기판과 하부기판이 합착된 합착 기판을 커터를 이용하여 소정의 압력으로 다수의 박막트랜지스터 어레이 및 컬러필터 어레이들이 분리되게끔 기판을 절단한다.

이 같은 절단공정에 사용되는 절단장치는 한국공개특허 제 2005-0113918호에는 개시되어 있다. 개시되어 있는 바와 같은 기판 절단장치는 스크라이빙 휠이 가이드 바를 따라 슬라이딩 이동하면서 테이블 위에 안착된 합착 기판을 스크라이빙하도록 구성되어 있다.

그런데, 상기된 바와 같은 구성으로 합착 기판을 스크라이빙 할 때에는 통상적으로 도 1에서와 같이 커팅 라인(120)을 합착 봉지제인 씰런트(130)의 외측에 설정하여 커팅 라인(120)의 외측은 절단되어 탈락되는 더미 글래스(a, dummy glass)로 구획된다.

그런데, 스크라이빙 휠(108)을 이용하여 합착 기판(100)을 하향으로 가압하면서 스크라이빙시, 도 2에서와 같이, 커팅 라인(120)을 기준으로 좌측은 씰런트(130)에 의해 지지되나, 우측 즉 더미 글래스 측은 지지되는 바가 없어 스크라이빙되는 상부기판(110)이 더미 글래스 측에서 미세하게 하향으로 이동하면서 가압된다.

이로 인해, 합착 기판에는 스크라이빙이 바닥면에 대해 수직방향으로 형성되지 못하고, 외측으로 경사지도록 형성될 수 있으며, 결과적으로 스크라이빙 후 브레이킹(breaking) 시 절단면이 경사지도록 형성되는 문제점이 있었다.

또한, 수직방향으로 스크라이빙이 되지 않음에 따라 버(burr)가 발생하는 문제점이 있었다.

아울러, 커팅 라인(120)을 기준으로 씰런트에 의해서 일 측만 지지됨에 따라 합착 기판(100)에 가해지는 물리적인 힘이 외측으로 편향됨으로써 상부기판 및 하부기판에 형성된 어레이 구조까지 영향을 미쳐 단선 등이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 합착 공정 이후 합착 기판을 절단시 커팅 라인의 외측에 합착 기판의 셀갭에 대응되는 지지수단을 삽입하여 합착 기판을 안정적으로 지지하면서 절단할 수 있는 기판 절단장치 및 절단방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 커팅 라인의 양측이 지지된 상태에서 합착 기판이 절단되므로 글래스 크랙(glass crack) 또는 버(burr)가 발생하지 않을 수 있는 기판 절단장치 및 절단방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제는, 본 발명에 따라, 상부기판과 하부기판을 씰런트로 합착한 합착 기판을 절단하는 기판 절단장치에 있어서, 기판을 절단하도록 마련된 커팅유닛; 상기 합착 기판이 안착되어 상기 커팅유닛의 하향에 내입되는 스테이지; 상기 합착 기판의 셀갭에 실질적으로 대응되도록 마련되며, 상기 합착 기판이 상기 커팅유닛의 하향으로 내입시 상기 합착 기판의 셀갭으로 삽입되어 기설정된 커팅 라인의 외측에 위치하는 지지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 지지수단은 양단이 상기 한 쌍의 지지대에 결합되며, 상기 커터의 하향이면서 상기 합착 기판의 내입방향을 기준으로 상기 커터보다 외측에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이지에 안착된 합착 기판과 상기 합착 기판의 내입시 상기 지지수단이 위치해야할 위치까지의 거리를 측정하는 거리센서와, 상기 스테이지에 안착된 합착 기판의 셀갭의 높이를 측정하는 높이센서가 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지수단은 중심부의 지지부재와, 상기 지지부재의 외측에 코팅된 탄성재질의 탄성부재로 구성될 수 있다.

한편, 상기 지지부재는 나노메탈, 나노파이버, 와이어, 나노벨트 또는 나노튜브 중 어느 하나일 수 있고, 상기 탄성부재는 우레탄 또는 라텍스 중 어느 하나일 수 있다.

상기 기판 절단장치를 이용한 절단방법은, 합착 기판을 스테이지에 안착시키는 안착단계; 상기 합착 기판을 연결부의 하향에 내입시켜 상기 합착 기판의 기설정된 커팅 라인과 커터가 대향되게 위치되도록 하는 이송단계; 상기 커팅 라인의 외측에 지지수단이 상기 합착 기판의 셀갭으로 삽입되도록 하는 삽입단계; 상기 커터를 구동하여 상기 합착 기판을 상기 씰런트와 상기 지지수단에 의해 지지된 상태에서 상기 커팅 라인을 따라 상기 합착 기판을 절단하는 절단단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 삽입단계는 상기 이송단계와 실질적으로 동시에 실행될 수 있다. 또한, 상기 안착단계 이후에 실행되며, 상기 지지수단이 상기 합착 기판의 셀갭에 삽입되도록 정렬하는 정렬단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 합착 공정 이후 합착 기판을 절단시 커팅 라인의 외측에 합착 기판의 셀갭에 대응되는 지지수단을 삽입하여 합착 기판을 안정적으로 지지하면서 절단할 수 있는 기판 절단장치 및 절단방법이 제공된다.

또한, 커팅 라인의 양측이 지지된 상태에서 합착 기판이 절단되므로 글래스 크랙(glass crack) 또는 버(burr)가 발생하지 않을 수 있는 기판 절단장치 및 절단방법이 제공된다.

도 1 및 도 2는 종래 기판 절단장치의 절단상태도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치의 개략도,
도 4는 도 3의 Ｉ-Ｉ'을 따라 절단한 단면도,
도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도,
도 6은 도 3의 지지수단의 단면도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치의 절단방법에 따른 공정도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치의 개략도이고, 도 4는 도 3의 Ｉ-Ｉ'을 따라 절단한 단면도이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치(1)는 스테이지(10)와 커팅유닛(20)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 스테이지(10)는 합착 기판(2)이 안착되도록 마련되며 후술할 커팅유닛(20)의 연결부(23)의 하향으로 소정의 구동모터 등의 구동부(미도시)에 의해 가이드(11)를 따라 이동가능하도록 설치된다.

아울러, 스테이지(10)의 하부 및 측부에는 소정의 회전모터 및 각종 기어들이 설치되어 스테이지(10)는 소정의 제어신호에 따라 상하방향 및 회전가능하도록 설치될 수 있다.

상기 스테이지(10)에 안착되는 합착 기판(2)은 상부기판과 하부기판을 합착하는 씰런트(도 4의 3)의 외측에 커팅 라인이 기설정되어 제공될 수 있다.

상기 커팅유닛(20)은 한 쌍의 지지대(21,22), 연결부(23), 구동모터(24), 커터부(25) 및 지지수단(26)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 한 쌍의 지지대(21,22)는 상술한 스테이지(10)가 내입되도록 서로 마주보면서 이격배치되고, 상기 연결부(23)는 양단이 각 지지대와 결합되어 한 쌍의 지지대(21,22)를 연결하도록 설치될 수 있다. 또한, 연결부(23)는 소정의 구동수단 및 가이드에 의해 상하방향으로 양단이 각 지지대에 결합된 상태에서 이동가능하도록 설치될 수 있다.

상기 구동모터(24)는 연결부(23)의 적어도 어느 하나의 단부에 설치되어 연결부(23)를 따라 후술할 커터부(25)가 슬라이딩 이동되도록 구동시킨다.

상기 커터부(25)는 연결부(23)에 결합되며 구동모터(24)의 구동에 의해 연결부(23)를 따라 슬라이딩 이동하는 커터홀더(25a)와, 커터홀더(25a)의 하부에 결합된 커터(24b)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 커터(25b)는 합착 기판(2)의 커팅을 위한 수단으로서, 통상적인 기판 절단장치에 사용되는 스크라이빙 휠(scribing wheel) 등으로 마련될 수 있다.

상기 커터(25b)는 스테이지(10)에 안착된 합착 기판(2)이 연결부(23)의 하향에 위치하도록 내입되면 기설정된 커팅 라인을 따라 커팅하도록 제어부에 의해 제어될 수 있다.

도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 지지수단(26)은 일 방향으로 길게 형성된 부재로서, 합착 기판(2)의 상부기판과 하부기판이 형성하는 셀갭(cell gap)과 실질적으로 대응되는 두께를 가지도록 마련되어 양 단이 상술한 한 쌍의 지지대(21,22)에 결합될 수 있다.

이때, 지지수단(26)은 합착 기판(2)의 내입시 커팅 라인을 기준으로 외측에 위치할 수 있도록 커터(25b)로부터 일정 거리의 우측에 위치하도록 결합된다.

한편, 상기 지지수단(26)은 도 6에 도시된 바와 같이, 중심부에 위치하는 지지부재(26a)와, 지지부재(26a)의 외측에 코팅된 탄성부재(26b)로 구성될 수 있다.

상기 지지부재(26a)로는 연성을 가지는 나노메탈(nano metal), 나노파이버(nano fiber), 와이어(wire), 나노벨트(nano belt) 또는 나노튜브(nano tube) 중 어느 하나로 마련될 수 있고, 상기 탄성부재(26b)는 탄성력을 가지는 우레탄 또는 라텍스 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

상기와 같이 마련되면, 지지부재(26b)를 통해 일정한 장력을 확보할 수 있ㄷ다. 또한, 탄성부재(26b)를 통해 커터(25b)로 커팅시 상부기판 또는 하부기판을 탄성적으로 지지하여 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 한 쌍의 지지대(21,22)에는 거리센서 및 높이센서 등의 센서(27)가 설치될 수 있다. 상기 거리센서는 스테이지(10)에 안착된 합착 기판(2)과 합착 기판(2)이 연결부(23)의 하향으로 내입시 위치해야하는 위치까지의 거리를 측정하도록 마련될 수 있다.

이 같이 마련된 거리값을 제어부(미도시)로 전송하면 제어부에서는 거리값에 따라 커터(25b)의 대향측에 합착 기판(2)의 기설정된 커팅 라인이 위치하도록 스테이지(10)를 구동하는 구동부를 제어하여 스테이지(10)를 이동시킨다.

상기 높이센서는 스테이지(10)에 안착된 합착 기판(2)의 셀갭의 높이를 측정하는 센서로서, 측정된 높이값을 제어부로 전송하면 제어부에서는 스테이지(10)를 구동하는 구동부를 통해 스테이지(10)를 상하방향으로 조절하여 합착 기판(10)의 셀갭과 지지수단(26)의 높이가 서로 일치하도록 할 수 있다.

다음으로, 상술한 바와 같은 기판 절단장치를 이용하여 기판을 절단하는 방법에 대해 설명한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 절단장치의 절단방법에 따른 공정도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 스테이지(10)의 상부에 상부기판과 하부기판이 합착된 합착 기판(10)을 안착시킨다.

그리고, 거리센서 및 높이센서 등의 센서(27)를 통해 측정된 측정값을 통해 합착 기판(10)이 연결부(23)의 하부로 내입시 기설정된 커팅 라인(12)과 커터(25b)가 일치하는 거리를 계산하고, 연결부(23)에 설치된 지지수단(26)이 합착 기판(10)의 셀갭의 높이와 일치하도록 스테이지(10)를 상하방향으로 조절한다.

이어, 도 8에 도시된 바와 같이, 스테이지(10)를 구동하여 합착 기판(10)이 연결부(23)의 하향에 위치하도록 내입시키되, 계산된 이동거리만큼 이동시켜 커터(25b)와 커팅 라인(12)이 일치하는 지점까지 내입시키고, 이와 동시에 커팅 라인(12)의 외측에는 지지수단(26)이 셀갭으로 끼워맞춤과 같은 형태로 삽입된다.

그리고, 도 9에서와 같이, 커터(25b)를 구동하여 합착 기판(10)을 씰런트(3)와 지지수단(26)에 의해 지지된 상태에서 커팅 라인(12)을 따라 절단한다.

상기와 같은 방법으로, 커팅 라인(12)의 양측이 지지된 상태에서 커터(25b)에 의해 커팅 라인(12)을 따라 커팅됨으로써 기판이 일 방향으로 편향되어 힘을 받지 않을 수 있게 되고, 결과적으로 수직방향으로 정확하게 절단할 수 있어 기판의 크랙 또는 버(burr)가 발생하지 않을 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 스테이지가 이동하여 커팅유닛으로 이동되는 것을 예로 들어 설명하였으나 커팅유닛이 이동하게 구성될 수도 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1. 기판 절단장치 2. 합착 기판 3 : 씰런트
10 : 스테이지 11 : 가이드 12 : 커팅 라인
20 : 커팅유닛 21, 22 : 지지대 23 : 연결부
24 : 구동모터 25 : 커터부 25a : 커터홀더
25b : 커터 26 : 지지수단 27 : 센서

Claims (9)

1. 상부기판과 하부기판을 씰런트로 합착한 합착 기판을 절단하는 기판 절단장치에 있어서,
   기판을 절단하도록 마련된 커팅유닛;
   상기 합착 기판이 안착되어 상기 커팅유닛의 하향에 내입되는 스테이지;
   상기 합착 기판의 셀갭에 실질적으로 대응되도록 마련되며, 상기 합착 기판이 상기 커팅유닛의 하향으로 내입시 상기 합착 기판의 셀갭으로 삽입되어 기설정된 커팅 라인의 외측에 위치하는 지지수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지지수단은 양단이 상기 한 쌍의 지지대에 결합되며, 상기 커팅유닛의 하향이면서 상기 합착 기판의 내입방향을 기준으로 상기 커팅유닛의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스테이지에 안착된 합착 기판과 상기 합착 기판의 내입시 상기 지지수단이 위치해야할 위치까지의 거리를 측정하는 거리센서와, 상기 스테이지에 안착된 합착 기판의 셀갭의 높이를 측정하는 높이센서가 설치된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지지수단은 중심부의 지지부재와, 상기 지지부재의 외측에 코팅된 탄성재질의 탄성부재로 구성된 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 지지부재는 나노메탈, 나노파이버, 와이어, 나노벨트 또는 나노튜브 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 탄성부재는 우레탄 또는 라텍스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 절단장치.
7. 상부기판과 하부기판을 씰런트로 합착한 합착 기판을 절단하는 기판 절단방법에 있어서,
   합착 기판을 스테이지에 안착시키는 안착단계;
   상기 합착 기판을 연결부의 하향에 내입시켜 상기 합착 기판의 기설정된 커팅 라인과 커터가 대향되게 위치되도록 하는 이송단계;
   상기 커팅 라인의 외측에 지지수단이 상기 합착 기판의 셀갭으로 삽입되도록 하는 삽입단계;
   상기 커터를 구동하여 상기 합착 기판을 상기 씰런트와 상기 지지수단에 의해 지지된 상태에서 상기 커팅 라인을 따라 상기 합착 기판을 절단하는 절단단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 삽입단계는 상기 이송단계와 실질적으로 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 안착단계 이후에 실행되며, 상기 지지수단이 상기 합착 기판의 셀갭에 삽입되도록 정렬하는 정렬단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 절단방법.

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