KR101334409B1 - 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치는 상부 기판이 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지된 상태에서 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 제 3 합착액을 토출하는 니들 부재; 상기 니들 부재를 지지하는 홀더; 및 상기 홀더가 장착되며, 상기 니들 부재의 이동을 제어하는 홀더 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법{Side Gap Dispensing Device and Method of Bonding Substrates, and Apparatus and Method of Bonding Substrates Having the Same}
본 발명은 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 하부 기판 상에 상부 기판을 합착하기 전에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 상부 기판이 하부 기판과 경사 상태로 접촉하는 부분으로부터 경사 측면을 따라 형성된 측면 엣지부의 갭 영역에 합착액을 도포함으로써, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분에서 도포액이 균일하게 도포되어 합착 품질이 크게 향상되고, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분에서 기포 발생이 최소화되거나 방지되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 감소되는 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라, 영상 정보를 출력하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양해지면서 기존의 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)을 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 2c는 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 특허출원 제10-2006-0138217호로 출원되어 2008년 7월 3일자에 공개된 대한민국 공개특허 제10-2008-0062424호에 상세히 기술되어 있다.
도 2a 내지 도 2c를 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 1 참조)을 통해 전달된 진공력에 의해 스테이지(20)에 고정된다. 제 1 기판(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 2a 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 진공 환경이 되면, 진공력에 의하여 기판이 스테이지에 고정되지 못하므로, 상기 스테이지에 장착된 정전척에서 공급하는 정전기력에 의하여 기판이 스테이지에 척킹(chucking)됨으로써 고정된다.
그 후, 상부 스테이지(10)에 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 2b 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 2b 참조). 그 후, 합착된 기판 하부에 UV광(24)을 조사하여 씰층(16)을 경화시킨다(도 2c 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.
한편, 종래 기술에서는 상부 기판과 하부 기판을 합착하기 위한 합착액을 도포하기 위해 니들을 구비한 시린지 타입의 도팅 노즐이 사용되고 있다.
좀 더 구체적으로, 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이러한 종래 기술의 기판 합착 장치 및 방법은 석수원에 의해 1999년 10월 22일자에 "기판 합착 방법 및 장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-1999-0046138호로 출원되어 2007년 6월 25일자에 등록된 대한민국 특허 제10-0733874호에 상세히 기술되어 있다.
좀 더 구체적으로, 도 3a는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법에 사용되는 도팅 노즐(4)은 하부 기판(14b) 상에 자외선 경화수지를 도팅하기 위한 니들(8)과, 니들(8) 쪽으로 자외선 경화수지를 공급하기 위한 시린지(syringe: 6)로 구성된다. 이러한 도팅 노즐(4)은 3열로 나란히 배치되며 하부 기판(14b)에 대하여 수직방향으로 구동된다. 이러한 도팅 노즐(4)에 의해 TFT 어레이가 형성되지 않은 하부 기판(14b)의 측면 상에는 소정 간격을 두고 자외선 경화수지(16)가 점 형태로 형성된다. 이렇게 자외선 경화수지(16)가 형성된 하부 기판(14b)은 도 3b에 도시된 바와 같이 하부 스테이지(20) 상에 안착된다. 하부 스테이지(20)에는 자외선 경화수지(16)의 매 도트 포인트에 대향되도록 자외선 글라스 화이버(14)가 설치되어 있다. 이어서, 하부 기판(14b) 상에는 셀 갭(cell gap)을 유지시키기 위한 스페이서가 형성되고, 상부 기판(미도시)이 하부 기판(14b) 상에 올려진다. 상부 기판(미도시)이 하부 기판(14b) 상에 정렬되면 자외선 글라스 화이버(14)는 하부 기판(14b) 상의 자외선 경화수지(16)에 자외선을 조사하게 된다. 그 결과, 자외선 경화수지(16)가 경화되면서 상부 기판 및 하부 기판(14b)이 합착된다.
도 3b는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 종래 기술의 제 2 실시예에 따른 도팅 노즐(4)은 2개의 니들(8)이 설치된 도팅 노즐(4)이다. 2개의 니들(8)에는 시린지(6)로부터 자외선 경화수지(16)가 각각 공급된다. 자외선 경화수지(16)가 형성된 하부 기판(14b)은 도 3d에 도시된 바와 같은 하부 스테이지(20) 상에 안착된다. 하부 스테이지(20)에는 자외선 경화수지(16)에 자외선이 안정되게 입사될 수 있도록 직사각형의 광출력 슬릿들(34)이 설치된다. 기판(22)이 하부 스테이지(20) 상에 안착되면, 광출력 슬릿들(34)의 광출사면 내에 자외선 경화수지(16)가 위치하게 된다. 하부 기판(14b) 상에 스페이서가 설치되고 상부 기판(미도시)이 올려지면 광출력 슬릿들(34)로부터 발생된 자외선이 하부 기판(14b) 상의 자외선 경화수지(16)에 조사되어 두 장의 기판이 합착된다.
상술한 도 3a 및 도 3b에 도시된 종래 기술에서는, 시린지 타입의 도팅 노즐(4)을 사용하여 자외선 경화수지(16)와 같은 합착액을 하부 기판(14b) 상에 도포한 후 경화를 통해 상부 기판 및 하부 기판(14b)을 합착하지만, 여전히 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
1. 종래 기술에 따른 도팅 노즐(4)을 사용하는 경우 하부 기판(14b) 상에 형성되는 자외선 경화수지(16)가 비교적 큰 간격을 두고 간헐적으로 도팅되기 때문에 기판들 사이의 접착력이 충분하지 않다. 그에 따라, 기판 합착 전후에 이송 과정 등에 의해 기판이 휘는 경우 합착된 기판들이 쉽게 분리될 수 있다.
2. 도 3a 및 도 3b에 도시된 종래 기술에서는, 자외선 경화수지(16)의 도트 포인트와 자외선 글라스 화이버(14)의 광출사면이 점 형태이기 때문에 하부 스테이지(20)와 하부 기판(14b)이 조금이라도 어긋나는 경우에 자외선 글라스 화이버(14)로부터 발생되는 자외선이 자외선 경화수지(16)에 조사되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 자외선 경화수지가 경화되지 않기 때문에 기판들이 미스얼라인(Mis-align)되거나 합착되지 않게 된다.
3. 종래 기술에서는 시린지 타입의 도팅 노즐(4)을 사용하므로 하부 기판(14b) 상에 도포되는 자외선 경화수지(16)와 같은 합착액이 큰 간격을 두고 간헐적으로 도팅되므로 상부 기판과 하부 기판(14b)의 합착 시 일정한 합착 영역을 형성하기 어렵다.
4. 종래 기술에서는 자외선 경화수지(16)와 같은 합착액이 도포된 부분과 미도포된 부분에 따라 상부 기판과 하부 기판(14b)의 합착 시 합착 영역의 면적이 일정하지 않으므로 그에 따라 합착력이 상이하므로 합착 부분이 분리되는 등의 문제가 발생한다.
5. 종래 기술에서는, 특히 도 3c에 도시된 바와 같이, 상부 기판(14a)이 하부 기판(14b)과 경사 상태로 접촉하는 부분으로부터 경사 측면을 따라 형성된 측면 엣지부의 갭 영역(23a)(즉, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분)에서는 도포액이 부족하여 합착이 이루어지지 않거나 또는 합착액이 불균일하게 도포되어 합착 품질이 크게 낮아진다.
6. 또한, 종래 기술에서는 상부 기판과 하부 기판(14b)의 합착 시 일정한 합착 영역을 유지하기 어려우므로 상부 기판과 하부 기판(14b) 사이에 기포 발생 가능성이 높다.
7. 상술한 1 내지 6의 문제점으로 인하여. 상부 기판과 하부 기판(14b)이 분리되어 최종 제품(예를 들어, 고화질 PDP 또는 LCD TV 화면 또는 휴대폰)의 사용 시 고장이 발생할 수 있다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허 제10-2008-0062424호 대한민국 특허 제10-0733874호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하부 기판 상에 상부 기판을 합착하기 전에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 상부 기판이 하부 기판과 경사 상태로 접촉하는 부분으로부터 경사 측면을 따라 형성된 측면 엣지부의 갭 영역에 합착액을 도포함으로써, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분에서 도포액이 균일하게 도포되어 합착 품질이 크게 향상되고, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분에서 기포 발생이 최소화되거나 방지되며, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 감소되는 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치는 상부 기판이 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지된 상태에서 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 제 3 합착액을 토출하는 니들 부재; 상기 니들 부재를 지지하는 홀더; 및 상기 홀더가 장착되며, 상기 니들 부재의 이동을 제어하는 홀더 암을 포함하는 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 씰라인을 형성하도록 합착액을 도포하고, 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 상기 합착액을 전면 도포하는 프리 디스펜싱 장치; 상기 합착액이 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 전면 도포됨과 동시에 상기 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 전면 도포된 합착액을 함께 가경화하는 경화 장치; 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시키는 이동 부재; 상기 스테이지의 하부에 제공되며, 상기 이동 부재에 의해 이동된 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 한 쌍의 지지 부재; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 제 3 합착액을 도포하는 측면 갭 디스펜싱 장치; 및 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법은 a) 하부 기판 상에 도포된 폐쇄 경계 씰라인용 제 1 합착액과 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 전면 도포된 제 2 합착액이 함께 가경화된 상태에서 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; 및 b) 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 제 3 합착액을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 합착 디스펜싱 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) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계; c) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; d) 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 제 3 합착액을 도포하는 단계; e) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및 f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액과 상기 제 3 합착액을 함께 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 상부 기판과 하부 기판의 합착 시 측면 엣지부의 갭 영역에서 도포액이 균일하게 도포되므로 합착 품질이 크게 향상된다.
2. 상부 기판과 하부 기판 사이에 기포 발생이 최소화되거나 방지된다.
3. 최종 제품의 불량 발생 가능성이 크게 감소된다.
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 2c는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 종래 기술에 따른 도팅 노즐을 이용한 기판 합착 장치 및 방법에서 상부 기판이 하부 기판과 경사 상태로 접촉하는 부분의 측면 엣지부의 갭 영역(즉, 상부 기판과 하부 기판의 합착 시작 부분)에서의 합착 시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 본 발명의 일 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 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치(445); 상기 제 2 합착액(430)을 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(430)을 함께 가경화하는 경화 장치(450); 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); 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)의 합착이 시작되는 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)을 도포하는 측면 갭 디스펜싱 장치(460); 및 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)이 압착된 압착 기판(415)을 형성하는 가압 장치(421)를 포함한다. 여기서, 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422), 상기 제 2 합착액(430), 및 상기 제 3 합착액(423)은 상기 경화 장치(450) 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치(미도시)에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에서, 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.
또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액, 제 2 합착액(430), 및 제 3 합착액(423)은 서로 동일한 합착액이거나 상이한 합착액일 수 있다.
또한, 상기 가압 장치(421)는 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 롤러(421a)로 구현되거나 또는 상부 기판(410)의 상부 표면을 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하는 에어 커튼 발생 장치(421b)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 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 4h를 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 합착액을 도포한다(도 4a 참조). 이 경우, 제 1 합착액은 제 2 합착액(430)과 동일 또는 상이한 재질일 수 있다. 또한, 베이스 부재(B) 상에는 스테이지(100)와 갠트리(G)가 위치되어 있으며, 갠트리(G)에는 제 2 노즐 장치(445) 및 경화 장치(450)가 장착되어 있다.(도 4b 참조). 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 베이스 부재(B) 및 갠트리(G)가 도 4b에만 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.
그 후, 갠트리(G)에 장착된 제 2 노즐 장치(445) 및 경화 장치(450)를 이용하여 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하면서, 동시에 제 1 합착액과 제 2 합착액(430)을 함께 가경화한다(도 4c 참조). 이러한 경화 장치(450)는 예를 들어 자외선(UV) 조사장치로 구현될 수 있다. 또한, 폐쇄 경계 씰라인(422)을 형성하는 제 1 합착액을 도포하기 위해 제 1 노즐 장치(440) 대신 제 2 노즐 장치(445)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, 측면 갭 디스펜싱 장치(460)를 이용하여 상부 기판(410)이 상기 하부 기판(420)에 대해 경사 상태로 지지된 상태에서 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)의 합착이 시작되는 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)을 도포한다. 이를 위해, 측면 갭 디스펜싱 장치(460)는 제 3 합착액(423)을 토출하는 니들 부재(462), 상기 니들 부재(462)를 지지하는 홀더(464), 및 상기 홀더(464)가 장착되며, 상기 니들 부재(462)의 이동을 제어하는 홀더 암(466)을 포함한다. 또한, 니들 부재(462)는 상부 기판(410)과 하부 기판(420)의 폭 방향 사이즈의 차이(W)보다 긴 휘어진 전단부(461)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 전단부(461)에 의해 측면 갭 디스펜싱 장치(460)는 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)을 용이하게 도포할 수 있다(도 4d 및 도 4e 참조). 이러한 측면 갭 디스펜싱 장치(460)에 의해 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)이 도포된 상태가 도 4e에 도시되어 있다.
또한, 도 4d 및 도 4e에서는, 하나의 측면 갭 디스펜싱 장치(460)만을 개시하고 있지만, 당업자라면 예를 들어 도 4c에 도시된 바와 같이 갭 영역(423a)의 양측 입구 부분(S1,S2)에 각각 배치되어 갭 영역(423a)의 양측 입구 부분(S1,S2) 내로 동시에 제 3 합착액(423)을 토출할 수도 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
그 후, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식(롤러(421a)를 사용하는 경우) 또는 비접촉 방식(에어 커튼 발생 장치(421b)를 사용하는 경우)으로 가압하면서 이동시킨다(도 4f 참조). 이 때, 가압 장치(421)가 경사 상태의 상부 기판(410) 상의 표면을 따라 접촉 방식 또는 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 4g 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), 그 내부의 제 2 합착액(430), 및 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415a)이 얻어진다(도 4h 참조). 대안적으로, 도 4g에서 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), 그 내부의 제 2 합착액(430), 및 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)을 함께 경화(본경화)시켜 최종적으로 합착 기판(415a)을 얻을 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 합착액(430)이 폐쇄 경계 씰라인(422) 내에 도포되면서 가경화가 동시에 이루어지므로, 가압 장치(421)를 이용하여 상부 기판(410)과 하부 기판(420)을 압착할 때 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, 폐쇄 경계 씰라인(422)과 그 내부의 제 2 합착액(430)이 동시에 가경화되므로, 합착액(430)의 상부 표면의 평탄도가 매우 균일하게 형성된다. 그에 따라, 상부 기판(410)의 하부면과 제 2 합착액(430)의 상부 표면 사이에 기포가 발생할 가능성이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 최종 제품(즉, 합착 기판(415a))의 불량 발생 가능성이 크게 줄어든다.
또한, 갭 영역(423a) 내에 제 3 합착액(423)이 도포된 상태이므로, 갭 영역(423a) 내에서 기포 발생이 최소화되거나 제거될 뿐만 아니라, 제 3 합착액(423)에 의해 상부 기판(410)과 하부 기판(420)의 합착 시작 부분의 합착 품질이 크게 향상되어 최종 제품의 불량 또는 고장 발생이 현저하게 줄어든다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5a를 도 4d 및 도 4e와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법(500)은 a) 하부 기판(420) 상에 도포된 폐쇄 경계 씰라인(422)용 제 1 합착액과 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 전면 도포된 제 2 합착액(430)이 함께 가경화된 상태에서 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(510); 및 b) 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)의 합착이 시작되는 갭 영역(423a) 내에 측면 갭 디스펜싱 장치(460)를 이용하여 제 3 합착액(423)을 도포하는 단계(520)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법(500)의 상기 b) 단계에서 상기 제 3 합착액(423)은 상기 갭 영역(423a)의 양측 입구 부분(S1,S2) 내로 동시에 도포될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b를 도 4a 내지 도 4h와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(501)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(511); b) 제 2 노즐 장치(445)를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인(422) 내부에 제 2 합착액(430)을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치(450)를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액(430)을 함께 가경화하는 단계(521); c) 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(531); d) 상기 상부 기판(410)과 상기 하부 기판(420)의 합착이 시작되는 갭 영역(423a) 내에 측면 갭 디스펜싱 장치(460)를 이용하여 제 3 합착액(423)을 도포하는 단계(541); e) 가압 장치(421)를 이용하여 상기 상부 기판(410)의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판(415)을 얻는 단계(551); 및 f) 상기 경화 장치(450)를 이용하여 상기 압착 기판(415) 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인(422) 및 상기 제 2 합착액(430)과 상기 제 3 합착액(423)을 함께 경화시키는 단계(561)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(501)의 상기 d) 단계에서 상기 제 3 합착액(423)은 상기 갭 영역(423a)의 양측 입구 부분(S1,S2) 내로 동시에 도포될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 e) 단계에서, 상기 접촉 방식의 경우 상기 가압 장치(421)는 롤러(421a)로 구현되고, 상기 비접촉 방식의 경우 상기 가압 장치(421)가 에어 커튼 발생 장치(421b)로 구현되는 경우이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 e) 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 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)에서, 상기 f) 단계가 별도로 제공되는 제 2 경화장치에 의해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(500)의 상기 a) 단계에서, 상기 폐쇄 경계 씰라인(422)은 씰런트를 도포하여 형성될 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 크게 감소되며, 진공 장치와 같은 고가의 장비 사용이 불필요하여 합착 장치의 구성이 단순화되고 비용이 절감되고, 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 4: 도팅 노즐 6: 시린지 8: 니들
10,20,100: 스테이지 14: 자외선 글라스 화이버 18: 액정
14a,14b,410,420: 기판 16: 씰층/자외선 경화수지 23a,423a: 갭 영역
34: 광출력 슬릿 400: 기판 합착 장치 412: 지지 부재 421a: 롤러
412a,412b: 지지핀 415: 압착 기판 415a: 합착 기판 421: 가압 장치
421b: 에어 커튼 발생 장치 422: 폐쇄 경계 씰라인 423: 제 3 합착액
430: 제 2 합착액 440,445: 노즐 장치 450: 경화 장치
460: 측면 갭 디스펜싱 장치 461: 전단부 462: 니들 부재 464: 홀더
466: 홀더 암 B: 베이스 부재 G: 캔트리

Claims (15)

  1. 측면 갭 디스펜싱 장치에 있어서,
    상부 기판이 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지된 상태에서 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 제 3 합착액을 토출하는 니들 부재;
    상기 니들 부재를 지지하는 홀더; 및
    상기 홀더가 장착되며, 상기 니들 부재의 이동을 제어하는 홀더 암
    을 포함하는 측면 갭 디스펜싱 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 니들 부재는 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 폭 방향 사이즈의 차이보다 긴 휘어진 전단부를 구비하는 측면 갭 디스펜싱 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 측면 갭 디스펜싱 장치가 상기 갭 영역의 양측 입구 부분에 각각 배치되어 상기 갭 영역의 상기 양측 입구 부분 내로 동시에 상기 제 3 합착액을 토출하는 측면 갭 디스펜싱 장치.
  4. 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 폐쇄 경계 씰라인 내에 제 2 합착액을 전면 도포하는 제 2 노즐 장치;
    상기 제 2 합착액을 상기 폐쇄 경계 씰라인 내에 도포하면서 동시에 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 경화 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;
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 제 3 합착액을 도포하는 측면 갭 디스펜싱 장치; 및
    상기 상부 기판 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 압착된 압착 기판을 형성하는 가압 장치
    를 포함하는 기판 합착 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인, 상기 제 2 합착액, 및 상기 제 3 합착액은 상기 경화 장치 또는 별도로 제공되는 제 2 경화 장치에 의해 경화되는 기판 합착 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 측면 갭 디스펜싱 장치는
    상기 갭 영역 내에 상기 제 3 합착액을 토출하는 니들 부재;
    상기 니들 부재를 지지하는 홀더; 및
    상기 홀더가 장착되며, 상기 니들 부재의 이동을 제어하는 홀더 암
    을 포함하는 기판 합착 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 니들 부재는 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 폭 방향 사이즈의 차이보다 긴 휘어진 전단부를 구비하는 기판 합착 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 측면 갭 디스펜싱 장치가 상기 갭 영역의 양측 입구 부분에 각각 배치되어 상기 갭 영역의 상기 양측 입구 부분 내로 동시에 상기 제 3 합착액을 토출하는 기판 합착 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 롤러로 구현되고,
    상기 비접촉 방식의 경우 상기 가압 장치는 에어 커튼 발생 장치로 구현되는
    기판 합착 장치.
  10. 제 4항에 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.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 가압 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.
  12. 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 방법에 있어서,
    a) 하부 기판 상에 도포된 폐쇄 경계 씰라인용 제 1 합착액과 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 전면 도포된 제 2 합착액이 함께 가경화된 상태에서 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계; 및
    b) 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 제 3 합착액을 도포하는 단계
    를 포함하는 측면 갭 디스펜싱 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 상기 제 3 합착액은 상기 갭 영역의 양측 입구 부분 내로 동시에 도포되는 측면 갭 디스펜싱 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 제 1 합착액을 도포하는 단계;
    b) 제 2 노즐 장치를 이용하여 상기 폐쇄 경계 씰라인 내부에 제 2 합착액을 전면 도포하면서, 동시에 경화 장치를 이용하여 상기 제 1 합착액 및 상기 제 2 합착액을 함께 가경화하는 단계;
    c) 이송 장치를 이용하여 상부 기판을 상기 하부 기판 상으로 이동시켜 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 대해 경사 상태로 지지하는 단계;
    d) 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 합착이 시작되는 갭 영역 내에 측면 갭 디스펜싱 장치를 이용하여 제 3 합착액을 도포하는 단계;
    e) 가압 장치를 이용하여 상기 상부 기판의 상부 표면을 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 압착 기판을 얻는 단계; 및
    f) 상기 경화 장치를 이용하여 상기 압착 기판 내부의 상기 가경화된 폐쇄 경계 씰라인 및 상기 제 2 합착액과 상기 제 3 합착액을 함께 경화시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 d) 단계에서, 상기 제 3 합착액은 상기 갭 영역의 양측 입구 부분 내로 동시에 도포되는 기판 합착 방법.
KR1020120106036A 2012-09-24 2012-09-24 기판 합착용 측면 갭 디스펜싱 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 KR101334409B1 (ko)

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KR100496374B1 (ko) 1996-11-08 2005-09-08 소니 가부시끼 가이샤 액정소자와그제조방법및장치
KR20060067449A (ko) * 2004-12-15 2006-06-20 엘지.필립스 엘시디 주식회사 판넬 부착 방식
JP2007011187A (ja) 2005-07-04 2007-01-18 Sharp Corp 開口封止装置
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