KR20030025678A

KR20030025678A - 배향홈 형성용 러빙 설비

Info

Publication number: KR20030025678A
Application number: KR1020010058842A
Authority: KR
Inventors: 이봉우; 남효학; 김형열
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-09-22
Filing date: 2001-09-22
Publication date: 2003-03-29
Also published as: KR100765144B1

Abstract

배향홈 형성용 러빙 설비가 도시되어 있다. 스테이지에 이송암이 직접 로딩/언로딩 되는 이송암 삽입홈을 형성하여, 배향홈이 형성될 기판을 기판이 안착되는 스테이지로 로딩 및 배향홈이 형성된 기판을 스테이지로부터 언로딩 하는 과정에서 이송암의 불연속적인 작동을 배제하여 기판 이송 시간을 크게 단축시킨다. 이로써, 기판에 배향홈을 형성하는 러빙 설비의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

배향홈 형성용 러빙 설비{RUBBING EQUIPMENT FOR FORMING ALIGN GROOVES}

본 발명은 배향홈(align groove) 형성용 러빙 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배향홈이 형성될 기판을 로딩(loading) 및 배향홈이 형성된 기판을 언로딩(unloading) 하는데 소요되는 시간을 크게 단축시켜 배향홈을 형성하는데 소요되는 전체 공정 시간을 크게 감소시킨 배향홈 형성용 러빙 설비에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 기술 개발이 이루어지고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)는 액정(Liquid Crystal)의 전기-광학적인 특성을 이용하여 디스플레이를 수행하는 장치로 정의할 수 있다.

이때, 액정의 전기-광학적인 특성은 전계가 가해지지 않았을 때에는 광을 투과시키지 않고, 액정에 소정 전계가 가해졌을 때에는 전계에 대응하여 광을 투과시키는 “광셔터” 특성을 의미한다.

이와 같이 정의된 액정이 무질서하게 배열될 경우 액정이 갖아야할 “광셔터”특성을 갖지 못하게 되고 결과적으로 디스플레이가 불가능하다. 이는 액정이 일정한 배열 규칙을 갖도록 해야만, 전계의 변화에 따라서 액정을 통과하는 광량을 조절할 수 있음을 의미한다.

이와 같이 액정이 갖아야 하는 일정한 배열 규칙은 통상 TFT 기판 및 컬러 필터 기판에 형성된 폴리이미드 박막에 일정 방향으로 뻗은 배향홈(align groove)을 형성함으로 얻어진다.

이와 같은 배향홈은 도 1d에 도시된 바와 같은 종래 러빙 설비(100)에 의하여 수행된다. 실제로 종래 러빙 설비(100)는 개념적으로 러빙 스테이지(10)와 러빙 롤러 유닛(20)으로 구성된다.

도 1d를 참조하면, 구체적으로 러빙 스테이지(10)는 다시 스테이지 몸체(5), 로딩/언로딩 핀(7), 기판 고정용 진공홀(미도시)로 구성된다.

보다 구체적으로, 스테이지 몸체(5)는 평평한 직육면체 형상을 갖는다. 이와 같은 스테이지 몸체(5)에는 스테이지 몸체(5) 내부로부터 외부로 돌출이 가능함은 물론 스테이지 몸체(5) 외부로부터 스테이지 몸체(5)의 내부로 들어가는 것이 가능한 복수개의 로딩/언로딩 핀(7)이 설치된다. 이에 더하여 스테이지 몸체(5)에는 진공압이 형성된 기판 고정용 진공홀(미도시)이 복수개소에 형성된다.

한편, 이와 같은 구성을 갖는 러빙 스테이지(10)의 상면에 대하여 러빙 롤러 유닛(20)이 설치된다. 이때, 러빙 롤러 유닛(20)은 롤러(22), 롤러 회전 장치(미도시) 러빙 천(24), 롤러 왕복 운동 장치(미도시)로 구성된다.

구체적으로, 롤러(22)의 표면에는 러빙 섬유(pile)가 심어진 러빙 천(24)이 감겨진 상태에서 롤러(22)의 단부에는 롤러(22)를 회전시키는 롤러 회전 장치가 설치된다. 또한, 롤러 회전 장치는 다시 롤러 왕복 운동 장치에 설치된다.

이와 같은 구성에 의하여 러빙 롤러 유닛(20)은 러빙 스테이지(10)의 상면에서 회전하면서 왕복 운동이 가능해진다.

한편, 이와 같은 구성을 갖는 러빙 롤러 유닛(20) 및 러빙 스테이지(10)의 사이에는 기판(30)이 개재되어 러빙 롤러 유닛(20)과 기판(30)의 마찰에 의하여 배향홈이 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 러빙 설비(100)에 의한 배향홈 형성 공정을 첨부된 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 1a를 참조하면, 앞서 설명한 러빙 스테이지(10)의 구성 요소인 스테이지 몸체(5)의 표면으로부터 로딩/언로딩 핀(7)의 단부가 돌출 되도록 세팅된다.

이와 갖은 공정은 선행 공정이 종료된 후, 배향막 형성 공정을 진행하기 위한 기판(30)이 스테이지 몸체(5)의 상면에 안착되도록 하기 위한 준비 작업이다.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이 이송 암(40)에 의하여 선행 공정이 종료된 기판(30)은 이송되어 스테이지 몸체(5)의 상면에 도착하게 된다.

이후, 도 1c에 도시된 바와 같이 이송 암(40)은 서서히 하강하면서 기판(30)의 밑면이 스테이지 몸체(5)로부터 돌출된 로딩/언로딩 핀(7)의 단부에 안착되도록 한다.

이어서, 로딩/언로딩 핀(7)은 서서히 하강하여 기판(30)의 밑면이 스테이지 몸체(5)의 표면에 접촉되도록 한다. 이후, 도 1d에 도시된 바와 같이 스테이지 몸체(5)에 형성된 진공홀(미도시)에 진공압이 형성되어 스테이지 몸체(5)와 기판(30)은 진공압에 의하여 견고하게 흡착 고정된다.

이후, 도 1d에 도시된 바와 같이 기판(30)의 상면으로는 러빙 롤러 유닛(20)이 위치된 상태에서 러빙 롤러 유닛(20)과 기판(30)의 표면이 마찰되면서 기판(30)의 표면에는 원하는 배향홈이 형성된다.

이후, 도시되지는 않았지만, 배향홈 형성 공정이 종료된 기판(30)을 언로딩하기 위하여 진공홀의 진공압이 해제된다. 진공압이 해제되면 로딩/언로딩 핀(7)이 상승하여 스테이지 몸체(5)와 기판(30)을 상호 이격시킨다. 이어서, 이송 암은 기판(30)의 밑면을 고정 및 들어올린 상태에서 후속 공정으로 이송한다.

그러나, 이와 같은 구성, 작용을 갖는 종래 러빙 설비(100)는 단위 시간 동안 보다 많은 기판(30)에 배향홈을 정밀하게 형성하는데 다음의 장해 요인을 갖고 있다. 장해 요인으로는 이송 암(40)이 기판(30)을 스테이지 몸체(5)로 이송한 상태에서 기판(30)이 스테이지 몸체(5)에 고정되기까지 소요되는 시간이 길다는 것이다.

이때, 장해 요인으로 작용하는 시간은 구체적으로 로딩/언로딩 핀(7)이 상승하는데 소요되는 시간, 이송 암(40)에 안착된 기판(30)이 로딩/언로딩 핀(7)에 안착되는데 소요되는 시간, 로딩/언로딩 핀(7)이 다시 하강하는데 소요되는 시간 등이다.

이와 같은 종래 러빙 설비(100)의 생산 효율을 향상시키기 위해서는 기판(30)을 이송하는데 소요되는 시간을 최소화하는 기술의 개발을 필요로 한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 필요에 의하여 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 배향홈이 형성되는 기판의 이송 메커니즘을 개량하여 기판 이송에 소요되는 시간을 최소화하여 러빙 설비의 생산 효율을 극대화함에 있다.

도 1a는 종래 배향홈 형성용 러빙 설비의 스테이지 몸체로부터 로딩/언로딩 핀의 단부가 돌출된 것을 도시한 공정도이다.

도 1b는 종래 배향홈 형성용 러빙 설비의 로딩/언로딩 핀의 단부에 이송암에 의해 이송된 기판이 안착되기 위하여 얼라인 된 것을 도시한 공정도이다.

도 1c는 종래 배향홈 형성용 러빙 설비의 로딩/언로딩 핀의 단부에 이송암이 안착된 것을 도시한 공정도이다.

도 1d는 종래 배향홈 형성용 러빙 설비의 스테이지 몸체에 안착된 기판에 러빙천이 감긴 롤러에 의하여 배향홈이 형성되는 것을 도시한 공정도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 러빙 설비 중 스테이지 몸체를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 의한 러빙 설비 중 스테이지 몸체의 상면에 기판이 적재된 이송암이 얼라인 된 것을 도시한 공정도이다.

도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 러빙 설비 중 이송 암 삽입 그루브에 이송암이 삽입된 상태를 도시한 공정도이다.

도 4c는 도 4b로부터 이송암이 이송암 삽입 그루브로부터 빠져나간 것을 도시한 공정도이다.

도 4d는 본 발명의 일실시예에 의한 러빙 설비에 의하여 기판에 배향홈이 형성된 것을 도시한 공정도이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 배향홈 형성용 러빙 설비는 배향홈이 형성될 기판이 놓여지기에 충분한 면적을 갖는 스테이지 몸체, 스테이지 몸체와 기판의 사이에 해당하는 스테이지 몸체에 기판 로딩/언로딩 수단이 직접 삽입되기에 충분한 1 개 이상의 로딩/언로딩 홈이 형성된 러빙 스테이지 및 러빙 스테이지에 로딩 된 기판에 배향홈을 형성하는 러빙 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 기판을 이송하는 이송암이 중단에 멈춤 없이 스테이지에 기판을 로딩 하거나, 스테이지로부터 기판을 언로딩 할 수 있도록 하여 이송암에 의하여 기판을 이송하는 도중 발생하는 시간적 손실을 최소화하여 러빙 설비의 생산 효율을 극대화할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 배향홈 형성용 러빙 설비(200)의 보다 구체적인 실시예 및 실시예의 독특한 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 배향홈 형성용 러빙 설비(200)는 도 4d를 참조하면, 전체적으로 보아 배향홈이 형성될 기판(130), 예를 들면, TFT 기판 및 컬러 필터 기판이 안착되어 고정되는 이송 암 삽입 방식 러빙 스테이지(110) 및 기판(130)에 배향홈이 형성되도록 하는 러빙 롤러 유닛(120)으로 구성된다.

첨부된 도 2 또는 도 3에는 본 발명의 일실시예에 의한 이송 암 삽입 방식 러빙 스테이지(110)가 도시되어 있다.

이송 암 삽입 방식 러빙 스테이지(110)는 전체적으로 보아 스테이지 몸체(105), 이송 암 삽입 그루브(107), 진공홀(109)로 구성된다.

구체적으로, 스테이지 몸체(105)는 일실시예로 소정 두께를 갖는 평평한 플레이트 형상을 갖는다. 이때, 스테이지 몸체(105)의 평면적은 배향홈을 형성하고자 하는 기판(130)이 안착되기에 충분한 면적을 갖도록 한다.

이와 같은 형상을 갖는 스테이지 몸체(105)에는 이송암 삽입 그루브(107) 및 진공홀(109)이 형성된다.

구체적으로, 이송암 삽입 그루브(107)는 도 2에 정의된 좌표계의 Y 축 방향으로 뻗으면 X 축 방향으로 적어도 1 개 이상이 Y 축과 평행하게 형성된다.

이때, 이송암 삽입 그루브(107)의 깊이는 도 4a에 도시된 이송암(140)의 두께를 고려하여 형성해야 한다. 한편, 이송암 삽입 그루브(107)의 깊이와 함께 고려되는 이송암 삽입 그루브(107)의 폭은 본 발명에서 매우 중요하다.

일실시예로 이송암 삽입 그루브(107)의 폭은 약 35mm 이하가 되도록 한다. 이는 이송암 삽입 그루브(107)의 폭이 약 35mm 이상이 될 경우, 이송암 삽입 그루브(107)에 의하여 기판(130)의 미세한 휨이 발생되어 배향홈이 정밀하게 형성되지 않을 수 있기 때문이다. 이에 대해서는 상세하게 후술하기로 한다.

한편, 스테이지 몸체(105)에는 기판(130)을 진공압으로 고정시킨다. 이를 구현하기 위해서 스테이지 몸체(105)에는 기판(130)이 진공압으로 흡착될 수 있도록복수개의 진공홀(109)이 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 러빙 스테이지(110)의 상면에는 도 4d에 도시된 바와 같이 러빙 롤러 유닛(120)이 형성된다. 러빙 롤러 유닛(120)은 롤러(122), 러빙 천(124), 롤러 회전 장치(미도시), 롤러 왕복 운동 장치(미도시)로 구성된다.

구체적으로, 롤러(122)의 표면에는 러빙 섬유(pile)가 심어진 러빙 천(124)이 부착된다. 이와 같이 러빙 천(124)이 부착된 롤러(122)의 회전축에는 롤러(122)를 회전시키는 롤러 회전 장치(미도시)가 설치되고, 롤러 회전 장치는 롤러 왕복 운동 장치에 결합된다.

이와 같은 구성을 갖는 러빙 설비(200)에서 기판(130)에 형성된 배향막에 배향홈을 형성하는 과정을 첨부된 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4a를 참조하면, 러빙 스테이지(110)의 스테이지 몸체(105)로는 선행 공정이 종료되고 배향홈이 형성될 기판(130)이 이송된다.

이때, 기판(130)은 적어도 1 개 이상으로 구성된 이송 암(140)에 의하여 이송되는데 이송 암(140)의 위치 및 형상은 이송암 삽입 그루브(107)의 형상 및 위치에 따라서 결정된다.

즉, 도 2 또는 도 4a를 참조하면, 이송암(140)의 개수는 이송암 삽입 그루브(107)의 개수와 대등하며, 이송암(140)의 위치는 이송암 삽입 그루브(107)의 위치와 동일하다.

이는 각 이송암(140)은 도 4b에 도시된 바와 같이 이송암 삽입 그루브(107)에 삽입되는 것이 가능함을 의미한다.

이로 인하여 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(130)을 적재한 이송암(140)이 이송암 삽입 그루브(107)와 얼라인 된 상태에서 도 4b에 도시된 바와 같이 이송암(140)이 스테이지 몸체(105)쪽으로 이송되고, 이송암(140)이 이송암 삽입 그루브(107)에 삽입되면서 결국 기판(130)은 스테이지 몸체(105)의 상면에 안착된다.

이후, 도 2 또는 도 4c를 참조하면 이송암(140)은 정의된 좌표계 중 -Y축 방향으로 곧바로 언로딩 되어 스테이지 몸체(105)에는 기판(130) 만이 남아있게 된다.

이후, 스테이지 몸체(105)로부터 기판(130)이 움직이거나 이탈되지 않도록 진공홀(109)에는 진공압이 형성되어 기판(130)은 스테이지 몸체(105)의 상면에 진공 흡착된다.

이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이 스테이지 몸체(105)에 고정된 기판(130)에는 회전하는 러빙 롤러 유닛(120)이 위치한 상태에서 러빙 롤러 유닛(120)의 롤러(122)가 전진되면서 기판(130)에 형성된 배향막에는 배향홈이 형성된다.

이후, 배향막에 배향홈이 모두 형성되면, 스테이지 몸체(105)에 형성된 이송암 삽입 그루브(107)에는 다시 이송암(140)이 삽입된 상태에서 이송암(140)이 도 2에 정의된 Z 축 방향으로 리프트 되면서 배향홈이 형성된 기판(130)을 후속 공정으로 이송한다.

이와 같은 이송암 삽입 그루브(107)에 의하여 이송암(140)은 이송 중단 없이 기판(130)을 스테이지 몸체(105)에 로딩 시키거나, 스테이지 몸체(105)로부터기판(130)을 언로딩 시킬 수 있어 이송에 소요되는 시간을 크게 감소시킬 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 기판을 이송하는 이송암이 중단에 멈춤 없이 스테이지에 기판을 로딩 하거나, 스테이지로부터 기판을 언로딩 할 수 있도록 하여 이송암에 의하여 기판을 이송하는 도중 발생하는 시간적 손실을 최소화하여 러빙 설비의 생산 효율을 극대화하는 효과를 갖는다.

Claims

배향홈이 형성될 기판이 놓여지기에 충분한 면적을 갖는 몸체, 상기 몸체와 상기 기판의 사이에 해당하는 상기 몸체에 상기 기판을 로딩/언로딩 하는 기판 로딩/언로딩 수단이 직접 삽입되기에 충분한 1 개 이상의 로딩/언로딩 홈이 형성된 러빙 스테이지; 및

상기 러빙 스테이지에 로딩된 상기 기판에 상기 배향홈을 형성하는 러빙 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향홈 형성용 러빙 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 기판 로딩/언로딩 수단은 상기 기판의 밑면을 받치는 이송 암(transfer arm)인 것을 특징으로 하는 배향홈 형성용 러빙 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 로딩/언로딩 홈의 폭은 35mm 이하이면서, 상기 기판 로딩/언로딩 수단이 삽입되기에 충분한 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 배향홈 형성용 러빙 설비.
제 1 항에 있어서, 상기 러빙 수단은 원통 형상을 갖는 롤러의 표면에 러빙천이 감겨진 러빙 롤러(rubbing roller)인 것을 특징으로 하는 배향홈 형성용 러빙 설비.