KR101370034B1 - 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 - Google Patents

합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법 Download PDF

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주식회사 나래나노텍
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Abstract

본 발명은 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 합착 기판 두께 측정 장치는 상부 기판을 하부 기판에 합착하기 위한 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 유닛; 상기 두께 측정 유닛이 장착되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 상기 라미네이팅 롤이 회전가능하게 장착되는 홀더를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 두께 측정 유닛은 상기 라미네이팅 롤에 의해 상기 상부 기판이 상기 하부 기판에 합착되어 합착 기판이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법{Device and Method of Detecting Thickness of Bonded Substrate and Apparatus and Method of Bonding Substrates Having the Same}
본 발명은 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 라미네이팅 롤을 이용하여 하부 기판 상에 상부 기판을 합착함과 동시에 라미네이팅 롤의 후방에 장착된 두께 측정 센서 유닛을 이용하여 합착 기판의 두께를 실시간으로 측정함으로써, 합착 공정과 동시에 합착 기판의 두께 측정 공정이 가능하고, 합착 기판의 두께 측정 공정의 신뢰성이 향상되며, 합착 기판의 불량 여부가 실시간으로 확인될 수 있고, 합착 기판의 불량이 확인된 경우 즉시 불량 상태를 해소할 수 있으며, 후속적으로 공급되는 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정에 따른 불량 발생을 미리 방지할 수 있고, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소되어 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 크게 감소되며, 특히 대면적 기판의 양산에 적용될 수 있는 합착 기판 두께 측정 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, 태블릿(Tablet) PC용 모니터, 휴대폰, 및 스마트폰 등과 같은 여러가지 평판디스플레이(FPD)가 등장하였다.
상술한 여러 가지 FPD 중에서 휴대폰 화면에서부터 대형 TV 화면에까지 다양하게 쓰이고 있는 PDP, LCD, 또는 유기발광소자(OLED)가 가장 대표적인 평판디스플레이(FPD)로 사용되고 있다.
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 1a 내지 도 1c는 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 1a 내지 도 1c를 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(도 1a 참조). 이 경우, 제 1 기판(14a)과 제 2 기판(14b)은 스테이지에 형성된 복수의 홀(미도시)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 1a 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 탈착시킨 후 제 1 기판(14a) 및 제 2 기판(14b)을 합착하고, 상부 스테이지(10)를 상승시킨다(도 1b 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 1b 참조). 그 후, 합착된 기판 하부에 UV광(24)을 조사하여 씰층(16)을 경화시킨다(도 1c 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 기술로 라미네이팅 롤을 구비한 합착 장치가 사용되고 있다.
좀 더 구체적으로, 도 2a 내지 2d는 종래 기술에 따른 라미네이팅 롤을 구비한 합착 장치를 사용하여 기판을 얼라인하고 합착하는 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 먼저 종래 기술에 따른 합착 장치(200)에서는, 하부 스테이지(224) 상에 하부 기판(220)이 제공된 후 하부 스테이지(224)는 하부 기판(220)을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한다. 그 후, 노즐 장치(226)를 이용하여 하부 기판(220) 상에 합착액(221)을 도포한다(도 2a 참조). 또한, 상부 스테이지(214)를 이용하여 상부 기판(210)을 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지한다(도 2a 참조). 그 후, 상부 기판(210)을 흡착 지지하는 상부 스테이지(214)는 이송 부재(미도시)에 의해 하부 스테이지(224)의 하부 기판(220) 상으로 이송된다(도 2a 참조).
그 후, 상부 스테이지(214)는 상부 기판(210)을 하부 기판(220) 상으로 하강시켜 상부 기판(210)의 일측 단부는 하부 스테이지(224) 상에 위치되는 제 1 지지 장치(260)에 지지하고, 상부 기판(210)의 타측 단부는 제 2 지지 장치(262)의 지지롤(264) 상에 지지되도록 위치시킨다. 그 후, 라미네이팅 롤(250)을 상부 기판(210) 상에서 수평 방향으로 가압 이동시켜 상부 기판(210)을 하부 기판(220)에 합착시킨다. 이 경우, 라미네이팅 롤(250)의 수평 방향 이동 속도에 대응하여 제 2 지지 장치(262)가 하강한다. 그에 따라, 상부 기판(210)에 접촉하는 지지롤(264)의 높이가 합착 완료 시점에 하부 기판(220)의 표면 높이와 실질적으로 동일한 높이로 하강한다. 그 결과, 최종적으로 상부 기판(210)과 하부 기판(220)이 합착된 합착 기판(215)이 얻어진다(도 2b 참조).
그 후, 합착 기판(215)이 장착된 하부 스테이지(224)를 가경화 장치(290)로 이동시킨다(도 2c 참조). 여기서, 가경화 장치(290)는 예를 들어 UV 조사 장치로 구현될 수 있다. 그 후, 가경화 장치(290)를 이용하여 합착 기판(215)의 측면을 가경화한다(도 2d 참조).
그 후, 합착 기판(215)은 별도의 합착 기판(215)의 두께 측정 유닛(미도시)으로 이송되어 합착 기판(215)의 두께가 측정되어 불량 여부가 확인된다. 두께 측정 유닛(미도시)에 의해 합착 기판(215)의 두께가 양호한 것으로 확인되면, 합착 기판(215)은 본경화 장치(미도시)로 이송되어 본경화가 이루어져 최종 제품이 얻어진다.
상술한 종래 기술의 합착 장치(200)를 이용하여 하부 기판(220) 상에 상부 기판(210)을 합착하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.
1. 종래 기술의 합착 장치(200)에서는 합착 기판(215)의 두께 측정을 위해서는 합착 기판(215)의 합착 공정 후 측면 가경화 공정 및 두께 측정 유닛(미도시)으로의 이송 공정이 이루어져야 한다. 따라서, 합착 기판(215)의 두께 측정 및 불량 여부를 확인하는데 소요되는 시간이 길어져 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 증가한다.
2. 합착 기판(215)의 가경화 공정 이후에 합착 기판(215)의 두께 측정이 이루어진다. 따라서, 두께 측정 결과 합착 기판(215)의 불량이 확인되는 경우, 합착 기판(215)의 가경화 상태를 해제한 후 불량 상태를 해결하거나 또는 심한 경우 불량 상태의 해결이 불가능하여 고가의 합착 기판(215)을 폐기하여야 하므로 전체 공정 시간 및 비용이 추가적으로 증가한다.
3. 상술한 1 및 2의 문제점으로 인하여 특히 대면적 기판의 양산에 실질적으로 적용될 수 없다는 문제점을 갖는다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허 제10-2008-0062424호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 라미네이팅 롤을 이용하여 하부 기판 상에 상부 기판을 합착함과 동시에 라미네이팅 롤의 후방에 장착된 두께 측정 센서 유닛을 이용하여 합착 기판의 두께를 실시간으로 측정함으로써, 합착 공정과 동시에 합착 기판의 두께 측정 공정이 가능하고, 합착 기판의 두께 측정 공정의 신뢰성이 향상되며, 합착 기판의 불량 여부가 실시간으로 확인될 수 있고, 합착 기판의 불량이 확인된 경우 즉시 불량 상태를 해소할 수 있으며, 후속적으로 공급되는 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정에 따른 불량 발생을 미리 방지할 수 있고, 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소되어 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 크게 감소되며, 특히 대면적 기판의 양산에 적용될 수 있는 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 합착 기판 두께 측정 장치는 상부 기판을 하부 기판에 합착하기 위한 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 유닛; 상기 두께 측정 유닛이 장착되는 플레이트; 및 상기 플레이트와 상기 라미네이팅 롤이 회전가능하게 장착되는 홀더를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 두께 측정 유닛은 상기 라미네이팅 롤에 의해 상기 상부 기판이 상기 하부 기판에 합착되어 합착 기판이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 합착 장치는 하부 기판이 장착되는 하부 스테이지; 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치; 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키기 위한 이송 부재; 상기 상부 기판의 일측 단부를 지지하는 제 1 지지 장치; 상기 상부 기판의 타측 단부를 지지하는 지지롤을 구비하며, 상기 지지롤을 승강 가능하게 지지하는 제 2 지지 장치; 상기 상부 기판 상에서 수평 방향으로 가압 이동하여 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 합착시켜 합착 기판을 형성하는 라미네이팅 롤; 상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 장치; 및 상기 하부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착 기판의 측면을 가경화시키는 가경화 장치를 포함하되, 상기 두께 측정 장치는 상기 라미네이팅 롤에 의해 상기 합착 기판이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 합착 기판 두께 측정 방법은 a) 라미네이팅 롤을 이용하여 상부 기판을 합착액이 도포된 하부 기판에 합착하여 합착 기판을 형성하는 단계; 및 b) 상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 복수의 두께 측정 센서로 구성되는 두께 측정 유닛을 이용하여 상기 합착 기판의 형성과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 합착 방법은 a) 하부 스테이지를 이용하여 하부 기판을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한 후 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계; b) 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지하는 상부 스테이지를 이송 부재를 이용하여 상기 하부 기판 상으로 이송하는 단계; c) 상기 이송 부재를 이용하여 상기 상부 기판의 일측 단부 및 타측 단부를 각각 제 1 지지 장치 및 제 2 지지 장치의 지지롤에 경사 상태로 지지시키는 단계; d) 라미네이팅 롤을 이용하여 상기 상부 기판의 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성함과 동시에 상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 단계; 및 e) 상기 하부 스테이지 상에 제공되는 가경화 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 측면을 가경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 합착 장치 및 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 합착 공정과 동시에 합착 기판의 두께 측정 공정이 가능하다.
2. 합착 기판의 두께 측정 공정의 신뢰성이 향상된다.
3. 합착 기판의 불량 여부가 실시간으로 확인될 수 있으며, 후속적으로 공급되는 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정에 따른 불량 발생이 미리 방지될 수 있다.
4. 합착 기판의 불량이 확인된 경우 즉시 불량 상태를 해소할 수 있다.
5. 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소되어 전체 공정 시간(tact time) 및 비용이 크게 감소된다.
6. 상술한 1 내지 5의 장점으로 인하여 특히 대면적 기판의 양산에 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 평면형의 스테이지를 구비한 기판 합착 장치를 이용하여 기판을 합착하는 방법을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2d는 종래 기술에 따른 라미네이팅 롤을 구비한 합착 장치 및 합착 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치 및 기판 합착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치 및 기판 합착 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3b 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치 및 방법, 및 기판 합착 장치 및 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치(301)는 상부 기판(310)을 하부 기판(320)에 합착하기 위한 라미네이팅 롤(350)의 후방에 제공되는 두께 측정 유닛(370); 상기 두께 측정 유닛(370)이 장착되는 플레이트(354); 및 상기 플레이트(354)와 상기 라미네이팅 롤(350)이 회전가능하게 장착되는 홀더(352)를 연결하는 연결부재(354)를 포함하고, 상기 두께 측정 유닛(370)은 상기 라미네이팅 롤(350)에 의해 상기 상부 기판(310)이 상기 하부 기판(320)에 합착되어 합착 기판(315)이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판(315)의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 두께 측정 유닛(370)은 복수의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)로 구성되고, 복수의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)는 각각 본 출원인에 의해 개발된 동축 레이저 센서(상품명: NRC 센서)로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치(300)는 하부 기판(320)이 장착되는 하부 스테이지(324); 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하기 위한 노즐 장치(326); 상부 기판(310)을 진공 흡착 방식으로 흡착하는 상부 스테이지(314); 상기 상부 스테이지(314)를 상기 하부 기판(320) 상으로 이동시키기 위한 이송 부재(316); 상기 상부 기판(310)의 일측 단부를 지지하는 제 1 지지 장치(360); 상기 상부 기판(310)의 타측 단부를 지지하는 지지롤(364)을 구비하며, 상기 지지롤(364)을 승강 가능하게 지지하는 제 2 지지 장치(362); 상기 상부 기판(310) 상에서 수평 방향으로 가압 이동하여 상기 상부 기판(310)을 상기 하부 기판(320)에 합착시켜 합착 기판(315)을 형성하는 라미네이팅 롤(350); 상기 라미네이팅 롤(350)의 후방에 제공되는 두께 측정 장치(301); 및 상기 하부 스테이지(324) 상에 제공되며, 상기 합착 기판(315)의 측면을 가경화시키는 가경화 장치(390)를 포함하되, 상기 두께 측정 장치(301)는 상기 라미네이팅 롤(350)에 의해 상기 합착 기판(315)이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판(315)의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다. 여기서 두께 측정 장치(301)는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치(301)로 구현된다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치(300)에 사용되는 이송 부재(316)는 예를 들어 로봇 암(robot arm) 또는 진공 흡착 방식의 픽업 장치로 구현될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치(300)에 사용되는 가경화 장치(390)는 예를 들어 UV 조사 장치로 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 장치(301) 및 이를 구비한 합착 장치(300)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는, 먼저 하부 스테이지(324) 상에 하부 기판(320)이 제공된 후 하부 스테이지(324)는 하부 기판(320)을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한다. 그 후, 노즐 장치(326)를 이용하여 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포한다(도 3b 참조).
한편, 상부 스테이지(314)를 이용하여 상부 기판(310)을 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지한다(도 3c 참조).
상술한 본 발명의 실시예에서는 하부 스테이지(324)에 하부 기판(320)의 진공 흡착, 합착액(321) 도포, 및 얼라인 동작(이하“제 1 동작”이라 합니다)이 먼저 수행되고, 상부 스테이지(314)에 상부 기판(310)의 진공 흡착 및 얼라인 동작(이하“제 2 동작”이라 합니다)이 나중에 수행되는 것으로 예시적으로 기술하고 있지만, 제 2 동작이 먼저 수행된 후 제 1 동작이 수행되거나 또는 제 1 동작과 제 2 동작이 동시에 수행될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
그 후, 상부 기판(310)을 흡착 지지하는 상부 스테이지(314)는 이송 부재(316)에 의해 하부 스테이지(324)의 하부 기판(320) 상으로 이송된다(도 3c 참조). 이 경우, 이송 부재(316)는 상부 기판(310)이 하부 기판(320) 상에 합착될 위치에 대응되는 미리 정해진 오프셋 값만큼 상부 스테이지(314)를 이송한다.
그 후, 이송 부재(316)는 상부 기판(310)의 일측 단부가 제 1 지지 장치(360)에 지지되고, 상부 기판(310)의 타측 단부가 지지롤(364)에 지지될 때까지 상부 스테이지(314)를 하부 기판(320) 상으로 하강시킨다. 그 후, 상부 스테이지(314)의 진공 흡착 상태가 해제된 후 이송 부재(316)는 후속 상부 기판(310)을 픽업 및 이동시키기 위해 상부 스테이지(314)를 원래 위치로 이동시킨다. 이 경우, 지지롤(364)은 제 1 지지 장치(360)보다 높은 위치에 위치되어 있다. 그 결과, 상부 기판(310)은 하부 기판(320)에 대해 경사 상태로 지지된다.
그 후, 라미네이팅 롤(350)이 상부 기판(310)의 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동시킨다(도 3d 참조). 이 때, 라미네이팅 롤(350)이이 구동 부재(미도시)에 의해 경사 상태의 상부 기판(310) 상의 표면을 따라 접촉 방식으로 가압하면서 이동함에 따라 상부 기판(310)의 타측을 지지하는 지지롤(364)이 제 2 지지 장치(362)에 의해 하강하여 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 동작이 완료되는 시점에 상부 기판(310)은 하부 기판(320)의 표면 높이와 동일한 높이로 하강한다(도 3e 참조). 그 결과, 상부 기판(310)과 하부 기판(320)이 합착된 합착 기판(315)이 얻어진다.
한편, 상술한 바와 같이 라미네이팅 롤(350)에 의해 합착 기판(315)이 형성됨과 동시에 합착 기판 두께 측정 장치(301)는 합착 기판(315)의 두께를 실시간으로 측정한다. 즉, 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 동작과 합착 기판(315)의 두께 측정 동작이 동시에 이루어진다.
좀 더 구체적으로, 홀더(352)에 장착된 라미네이팅 롤(350)이 홀더(352)의 이동에 따라 상부 기판(310)을 가압하여 하부 기판(320)과 합착하여 합착 기판(315)을 형성함과 동시에, 라미네이팅 롤(350)의 후방에 제공되며, 홀더(352)와 연결부재(354)에 의해 연결되는 복수의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)로 구성되는 두께 측정 유닛(370)은 합착 기판(315) 상으로 예를 들어 레이저빔을 조사하여 합착 기판(315)의 두께를 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 측정 유닛(370)은 3개의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)를 구비하는 것으로 예시적으로 도시되어 있지만(도 3a 참조), 당업자라면 두께 측정 유닛(370)이 2개 이하 또는 4개 이상의 두께 측정 센서를 구비할 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 합착 기판 두께 측정 장치(301)를 사용하여 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 공정과 합착 기판(315)의 두께 측정 공정이 동시에 이루어지므로, 합착 기판(315)의 불량 여부가 실시간으로 확인될 수 있다.
또한, 합착 기판(315)의 불량 상태가 확인된 경우, 합착 기판(315)은 미경화 상태이므로 예를 들어 합착액(321)의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 라미네이팅 롤(350)의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나 또는 이들 양자를 수행함으로써, 합착 기판(315)의 불량 상태를 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 후속적으로 공급되는 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 공정에 따른 불량 발생을 미리 방지할 수 있다.
또한, 복수의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)가 사용되므로 합착 기판(315)의 두께 측정 공정의 신뢰성이 향상된다.
그 후, 상술한 두께 측정의 결과 합착 기판(315)이 양호한 것으로 확인되거나 또는 합착 기판(315)의 불량 상태가 해소된 경우, 합착 기판(315)은 하부 스테이지(324)의 이동 없이 하부 스테이지(324) 상에 제공되는 가경화 장치(390)에 의해 합착 기판(315)의 측면에 대한 가경화가 이루어진다.
그 후, 합착 기판(315)이 장착된 하부 스테이지(324)를 본경화 장치(미도시)로 이동하여 합착 기판(315) 내의 합착액(321)을 본경화하여 최종 제품을 제조하거나, 경화된 합착 기판(315)을 후속 공정으로 이송할 수 있다. 이 경우, 합착 기판(315)은 미리 두께 측정이 이루어져 양호한 것으로 확인된 경우에만 가경화가 이루어지므로 합착 기판(315)이 본경화 장치(미도시)에 의해 얻어지는 최종 제품의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소될 뿐만 아니라 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4a를 도 3a 내지 도 3f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 방법(400)은 a) 라미네이팅 롤(350)을 이용하여 상부 기판(310)을 합착액(321)이 도포된 하부 기판(320)에 합착하여 합착 기판(315)을 형성하는 단계(410); 및 b) 상기 라미네이팅 롤(350)의 후방에 제공되는 복수의 두께 측정 센서(370a,370b,370c)로 구성되는 두께 측정 유닛(370)을 이용하여 상기 합착 기판(315)의 형성과 동시에 상기 합착 기판(315)의 두께를 측정하는 단계(420)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 합착 기판 두께 측정 방법(400)은 상기 b) 단계에서 상기 합착 기판(315)의 두께 측정 결과 상기 합착 기판(315)의 불량 상태가 확인된 경우, c) 상기 합착 기판(315)의 상기 불량 상태를 해소하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 이러한 c) 단계는 상기 합착액(321)의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 상기 라미네이팅 롤(350)의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나, 또는 이들 양자를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 그 결과, 후속적으로 공급되는 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 공정에 따른 불량 발생을 미리 방지될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b를 도 3a 내지 도 3f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(401)은 a) 하부 스테이지(324)를 이용하여 하부 기판(320)을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한 후 상기 하부 기판(320) 상에 합착액(321)을 도포하는 단계(411); b) 상부 기판(310)을 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지하는 상부 스테이지(314)를 이송 부재(316)를 이용하여 상기 하부 기판(320) 상으로 이송하는 단계(421); c) 상기 이송 부재(316)를 이용하여 상기 상부 기판(310)의 일측 단부 및 타측 단부를 각각 제 1 지지 장치(360) 및 제 2 지지 장치(362)의 지지롤(364)에 경사 상태로 지지시키는 단계(431); d) 라미네이팅 롤(350)을 이용하여 상기 상부 기판(310)의 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 상기 상부 기판(310)과 상기 하부 기판(320)이 합착된 합착 기판(315)을 형성함과 동시에 상기 라미네이팅 롤(350)의 후방에 제공되는 두께 측정 장치(301)를 이용하여 상기 합착 기판(315)의 두께를 측정하는 단계(441); 및 e) 상기 하부 스테이지(324) 상에 제공되는 가경화 장치(390)를 이용하여 상기 합착 기판(315)의 측면을 가경화시키는 단계(451)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(401)은 상기 d) 단계에서 상기 합착 기판(315)의 두께 측정 결과 상기 합착 기판(315)의 불량 상태가 확인된 경우, d1) 상기 합착 기판(315)의 상기 불량 상태를 해소하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 이러한 d1) 단계는 상기 합착액(321)의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 상기 라미네이팅 롤(350)의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나, 또는 이들 양자를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 그 결과, 후속적으로 공급되는 상부 기판(310)과 하부 기판(320)의 합착 공정에 따른 불량 발생을 미리 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 방법(401)은 상기 d) 단계에서, 상기 상부 기판(310)의 타측을 지지하는 상기 지지롤(364)이 상기 제 2 지지 장치(362)에 의해 하강하여 상기 상부 기판(310)과 상기 하부 기판(320)의 합착 동작이 완료되는 시점에 상기 상부 기판(310)은 상기 하부 기판(320)의 표면 높이와 동일한 높이로 하강한다.
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.
10,214,314: 상부 스테이지 20,224,324: 하부 스테이지
14a,14b: 기판 16: 씰층 18: 액정 200,300: 합착 장치
210,310: 상부 기판 215,315: 합착 기판 220,320: 하부 기판
221,321: 합착액 226,326; 노즐 장치 250,350: 라미네이팅 롤
260,262,360,362: 지지 장치 264,364: 지지롤 290,390: 가경화 장치
301: (합착 기판) 두께 측정 장치 316: 이송 부재
352: 홀더 354: 플레이트 370: 두께 측정 유닛
370a,370b,370c: 두께 측정 센서

Claims (16)

  1. 합착 기판 두께 측정 장치에 있어서,
    상부 기판을 하부 기판에 합착하기 위한 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 유닛;
    상기 두께 측정 유닛이 장착되는 플레이트; 및
    상기 플레이트와 상기 라미네이팅 롤이 회전가능하게 장착되는 홀더를 연결하는 연결부재
    를 포함하고,
    상기 두께 측정 유닛은 상기 라미네이팅 롤에 의해 상기 상부 기판이 상기 하부 기판에 합착되어 합착 기판이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는
    합착 기판 두께 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 두께 측정 유닛은 복수의 두께 측정 센서로 구성되는 합착 기판 두께 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 두께 측정 센서는 각각 동축 레이저 센서로 구현되는 합착 기판 두께 측정 장치.
  4. 기판 합착 장치에 있어서,
    하부 기판이 장착되는 하부 스테이지;
    상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하기 위한 노즐 장치;
    상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착하는 상부 스테이지;
    상기 상부 스테이지를 상기 하부 기판 상으로 이동시키기 위한 이송 부재;
    상기 상부 기판의 일측 단부를 지지하는 제 1 지지 장치;
    상기 상부 기판의 타측 단부를 지지하는 지지롤을 구비하며, 상기 지지롤을 승강 가능하게 지지하는 제 2 지지 장치;
    상기 상부 기판 상에서 수평 방향으로 가압 이동하여 상기 상부 기판을 상기 하부 기판에 합착시켜 합착 기판을 형성하는 라미네이팅 롤;
    상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 장치; 및
    상기 하부 스테이지 상에 제공되며, 상기 합착 기판의 측면을 가경화시키는 가경화 장치
    를 포함하되,
    상기 두께 측정 장치는 상기 라미네이팅 롤에 의해 상기 합착 기판이 형성됨과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는
    기판 합착 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 두께 측정 장치는
    상부 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 유닛;
    상기 두께 측정 유닛이 장착되는 플레이트; 및
    상기 플레이트와 상기 라미네이팅 롤이 회전가능하게 장착되는 홀더를 연결하는 연결부재
    를 포함하는 기판 합착 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 두께 측정 유닛은 복수의 두께 측정 센서로 구성되는 기판 합착 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 두께 측정 센서는 각각 동축 레이저 센서로 구현되는 기판 합착 장치.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합착 기판의 상기 두께 측정 결과 상기 합착 기판의 불량 상태가 확인된 경우, 상기 합착액의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 상기 라미네이팅 롤의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나 또는 이들 양자를 수행함으로써 상기 합착 기판의 불량 상태가 해소되는 기판 합착 장치.
  9. 합착 기판 두께 측정 방법에 있어서,
    a) 라미네이팅 롤을 이용하여 상부 기판을 합착액이 도포된 하부 기판에 합착하여 합착 기판을 형성하는 단계; 및
    b) 상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 복수의 두께 측정 센서로 구성되는 두께 측정 유닛을 이용하여 상기 합착 기판의 형성과 동시에 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 단계
    를 포함하는 합착 기판 두께 측정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 합착 기판 두께 측정 방법은 상기 b) 단계에서 상기 합착 기판의 두께 측정 결과 상기 합착 기판의 불량 상태가 확인된 경우, c) 상기 합착 기판의 상기 불량 상태를 해소하는 단계를 추가로 포함하는 합착 기판 두께 측정 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 c) 단계는 상기 합착액의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 상기 라미네이팅 롤의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나, 또는 이들 양자를 수행함으로써 이루어지는 합착 기판 두께 측정 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 합착 기판 두께 측정 방법에서 후속적으로 공급되는 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정에 따른 불량 발생이 미리 방지되는 합착 기판 두께 측정 방법.
  13. 기판 합착 방법에 있어서,
    a) 하부 스테이지를 이용하여 하부 기판을 진공 흡착 방식으로 고정 장착한 후 상기 하부 기판 상에 합착액을 도포하는 단계;
    b) 상부 기판을 진공 흡착 방식으로 흡착 및 지지하는 상부 스테이지를 이송 부재를 이용하여 상기 하부 기판 상으로 이송하는 단계;
    c) 상기 이송 부재를 이용하여 상기 상부 기판의 일측 단부 및 타측 단부를 각각 제 1 지지 장치 및 제 2 지지 장치의 지지롤에 경사 상태로 지지시키는 단계;
    d) 라미네이팅 롤을 이용하여 상기 상부 기판의 표면을 접촉 방식으로 가압하면서 이동시켜 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 합착된 합착 기판을 형성함과 동시에 상기 라미네이팅 롤의 후방에 제공되는 두께 측정 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 두께를 측정하는 단계; 및
    e) 상기 하부 스테이지 상에 제공되는 가경화 장치를 이용하여 상기 합착 기판의 측면을 가경화시키는 단계
    를 포함하는 기판 합착 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기판 합착 방법은 상기 d) 단계에서 상기 합착 기판의 두께 측정 결과 상기 합착 기판의 불량 상태가 확인된 경우, d1) 상기 합착 기판의 상기 불량 상태를 해소하는 단계를 추가로 포함하는 기판 합착 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 d1) 단계는 상기 합착액의 두께 레시피를 수정하여 도포하거나, 상기 라미네이팅 롤의 가압 레시피를 수정하여 합착 공정을 수행하거나, 또는 이들 양자를 수행함으로써 이루어지는 기판 합착 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 기판 합착 방법에서 후속적으로 공급되는 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정에 따른 불량 발생이 미리 방지되는 기판 합착 방법.
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