KR20030066900A

KR20030066900A - 액정표시소자용 합착 장치

Info

Publication number: KR20030066900A
Application number: KR1020020006640A
Authority: KR
Inventors: 박상호; 이상석
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-14
Also published as: US20050011609A1; US7256860B2; KR100469353B1; CN1241051C; US6829032B2; US20040207799A1; JP2003233053A; DE10227826A1; JP4094354B2; US20030147038A1; DE10227826B4; CN1437048A; US7369210B2

Abstract

본 발명은 액정표시소자의 제조 공정 중 기판간의 합착을 위한 진공 합착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 그 크기를 전체적인 레이아웃에 최적화가 될 수 있도록 구성함과 더불어 대형 액정표시소자의 제조 공정에 적합하며, 각 스테이지의 이동 범위 및 방향을 기판간 원활한 정렬을 위해 단순화 될 수 있도록 하고, 하나의 액정표시소자 패널을 제조하는데 소요되는 시간을 단축시켜 여타 공정과의 원활한 공정 설계가 가능하도록 한 액정표시소자의 진공 합착 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 단일의 몸체로 형성되며, 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구가 형성되어 이루어진 진공 챔버와; 액정이 적하된 기판 또는, 씨일재가 도포된 기판을 전달받아 진공 챔버 내부로 선택적인 반입 혹은, 반출을 수행하는 로더부와; 상기 진공 챔버 내의 상/하측 공간에 대향 설치되어 반입된 각 기판을 진공 챔버 내의 해당 작업 위치에 고정시키도록 동작하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와; 상기 각 스테이지를 이동시키는 스테이지 이동장치와; 상기 진공 챔버 내부에 흡입력을 제공하는 진공 장치:를 포함하여 구성된 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치를 제공한다.

Description

액정표시소자용 합착 장치{bonding device for liquid crystal display}

본 발명은 제조 장비에 관한 것으로, 특히, 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정 적하 방식을 적용한 액정표시소자의 제조 장비에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이 하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시소자는 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

상기와 같은 액정표시소자의 제조 방법으로는 한쪽의 기판상에 주입구가 형성되도록 밀봉제를 패턴 묘화하여 진공 중에서 기판을 접합한 후에 밀봉제의 주입구를 통해 액정을 주입하는 통상적인 액정 주입 방식과, 일본국 특개평11-089612 및 특개평 11-172903호 공보에서 제안된 액정을 적하한 어느 하나의 기판과 주입구를 설치하지 않도록 밀봉제를 차단한 패턴으로 묘화한 다른 하나의 기판을 준비하고, 그 후 상기 다른 하나의 기판을 상기 어느 하나의 기판상에 배치하여 진공 중에서 상하의 기판을 근접시켜 접합하는 액정 적화 방식 등으로 크게 구분할 수 있다.

이 때, 상기한 각각의 방식 중 액정 적화 방식은 액정 주입 방식에 비해 많은 공정(예컨대, 액정 주입구의 형성, 액정의 주입, 액정 주입구의 밀봉 등을 위한 각각의 공정)을 단축하여 수행함에 따라 상기 추가되는 공정을 따른 각각의 장비를 더 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.

이에 최근에는 상기한 액정 적화 방식을 이용하기 위한 각종 장비의 연구가 이루어지고 있다.

도시한 도 1 및 도 2는 상기한 바와 같은 종래의 액정 적화 방식을 적용한 기판의 조립장치를 나타내고 있다.

즉, 종래의 기판 조립장치는 외관을 이루는 프레임(10)과, 스테이지부(21,22)와, 밀봉제 토출부(도시는 생략함) 및 액정 적하부(30)와, 챔버부(31,32)와, 챔버 이동수단 그리고, 스테이지 이동수단으로 크게 구성된다.

이 때, 상기 스테이지부는 상부 스테이지(21)와 하부 스테이지(22)로 각각 구분되고, 밀봉제 토출부 및 액정 적하부(30)는 상기 프레임의 합착 공정이 이루어지는 위치의 측부에 장착되며, 상기 챔버부는 상부 챔버 유닛(31)과 하부 챔버 유닛(32)으로 각각 합체 가능하게 구분된다.

이와 함께, 상기 챔버 이동수단은 하부 챔버 유닛(32)를 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 선택적으로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(40)로 구성되며, 상기 스테이지 이동수단은 상기 상부 스테이지를 선택적으로 상부 혹은, 하부로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(50)로 구성된다.

이하, 상기한 종래의 기판 조립장치를 이용한 액정표시소자의 제조 과정을 그 공정 순서에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

우선, 상부 스테이지(21)에는 어느 하나의 기판(51)이 로딩된 상태로 부착 고정되고, 하부 스테이지(22)에는 다른 하나의 기판(52)이 로딩된 상태로 부착 고정된다.

이 상태에서 상기 하부 스테이지(22)를 가지는 하부 챔버 유닛(32)는 챔버 이동수단(40)에 의해 도시한 도 1과 같이 밀봉제 도포 및 액정 적하를 위한 공정 위치 상으로 이동된다.

그리고, 상기 상태에서 밀봉제 토출부 및 액정 적화부(30)에 의한 밀봉제의 도포 및 액정 적하가 완료되면 다시 상기 챔버 이동수단(40)에 의해 도시한 도 2와 같이 기판간 합착을 위한 공정 위치 상으로 이동하게 된다.

이후, 챔버 이동수단(40)에 의한 각 챔버 유닛(31,32)간 합착이 이루어져 각 스테이지(21,22)가 위치된 공간이 밀폐되고, 별도의 진공 수단에 의해 상기 공간이 진공 상태를 이루게 된다.

그리고, 상기한 진공 상태에서 스테이지 이동수단(50)에 의해 상부 스테이지(21)가 하향 이동하면서 상기 상부 스테이지(21)에 부착 고정된 기판(51)을 하부 스테이지(22)에 부착 고정된 기판(52)에 밀착됨과 더불어 계속적인 가압을 통한 각 기판간 합착을 수행함으로써 액정표시소자의 제조가 완료된다.

그러나 전술한 바와 같은 종래 기판의 조립장치는 다음과 같은 각각의 문제점을 발생시키게 된다.

첫째, 종래의 기판 조립장치는 박막트랜지스터가 형성된 기판 및 칼라 필터층이 형성된 기판에 별도의 밀봉제 도포나 액정 적하 등이 이루어지지 않은 상태로써 상기 기판의 조립장치 자체에서 상기 각 공정이 함께 수행되도록 구성되어 있음에 따라 이 각각의 공정을 수행하기 위한 구성 부분에 의해 전체적인 기판 합착용 기기의 크기가 비대하게 클 수밖에 없다.

특히, 최근 요구되고 있는 대형 액정표시소자를 위한 생산하고자 할 경우 상기한 기판 합착용 기기의 크기가 더욱 커질 수밖에 없어 그 적용이 극히 불리할 수밖에 없었던 문제점이 발생되었다.

둘째, 상기한 바와 같이 전체적인 기판 합착용 기기가 커진다는 문제점으로 인해 그 설치 공간 상의 불리함이 발생될 뿐 아니라 여타 공정을 수행하는 각종 장치와의 배치에 따른 어려움 역시 발생되는 등 액정표시소자의 제조 공정을 위한 레이 아웃(lay-out) 설계가 곤란하게 된 문제점이 발생되었다.

셋째, 전술한 바와 같이 하나의 장비를 이용하여 다수의 공정을 수행함에 따라 단 하나의 액정표시소자를 제조하는데 소요되는 시간이 상당히 커지게 될 수밖에 없음으로써 여타의 공정 진행에 의한 자재의 반송이 이루어질 경우 부하(load)가 발생되어 전반적인 생산량의 저하가 야기된 문제점을 가지게 된다.

즉, 종래의 기술에 따르면 액정을 적하하는데 소요되는 시간과, 씨일재를 도포하는데 소요되는 시간 그리고, 각 기판간 합착을 하는데 소요되는 시간이 모두 포함되어 소요됨에 따라 그 이전(합착을 위한 공정 이전)으로부터 반송되어온 기판은 상기한 각 작업이 모두 순차적으로 수행되어 완료되기 전까지는 대기 상태를 이룰 수밖에 없었던 것이다.

넷째, 하부 챔버 유닛과 상부 챔버 유닛간의 합체시 상호간 밀폐가 정확히 이루어지지 않을 경우 그 누설 부위를 통한 공기의 유입으로 인해 합착 공정 도중 각 기판의 손상 및 합착 불량을 유발할 수 있는 문제점이 항상 가지게 된다.

이에 따라 상기한 진공 상태에서의 공기 누설 방지를 위한 부속이 추가로 필요하였음과 더불어 정밀하게 이루어져야만 함에 따른 곤란함이 있다.

다섯째, 하부 챔버 유닛의 수평 이동에 의해 각 기판간 합착 공정시 그 정렬을 위한 과정이 상당히 어려운 문제점을 가지게 된다. 이에 전체적인 공정 진행상의 소요 시간이 증가될 수밖에 없다.

즉, 하부 챔버 유닛이 하부 스테이지에 고정된 기판에 액정을 적화하거나 씨일재의 도포를 위한 공정 위치로 이동함과 더불어 상기한 공정이 완료되었을 경우 다시 기판간 합착을 위한 공정 위치로 복귀하는 등 많은 움직임이 있음에 따라 각 기판간 정렬이 정밀도를 가질 수 없다는 문제점을 가지게 된 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 크기를 전체적인 레이아웃에 최적화가 될 수 있도록 구성함과 더불어 대형 액정표시소자의 제조 공정에 적합하며, 각 스테이지의 이동 범위 및 방향을 기판간 원활한 정렬을 위해 단순화 될 수 있도록 하고, 하나의 액정표시소자 패널을 제조하는데 소요되는 시간을 단축시켜 여타 공정과의 원활한 공정 설계가 가능하도록 한 액정표시소자의 진공 합착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2 는 종래 액정표시소자의 제조 장비 중 기판 조립장치를 개략적으로 나타낸 구성도

도 3 은 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 각 기판이 로딩시에 따른 상태를 나타낸 동작 구성도

도 4 는 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 진공 챔버 내부를 진공 상태로 변경하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 5 는 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 각 기판간 위치 정렬을 수행하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 6 은 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 각 기판간 가압을 통한 합착을 수행하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 7 은 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 대기압 상태로의 전환을 통한 압력차이를 이용하여 기판간 합착을 수행하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도 8 은 본 발명 진공 합착 장치의 동작 상태 중 기판간 합착후 언로딩을 수행하는 상태를 나타낸 동작 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

110. 진공 챔버 121. 상부 스테이지

122. 하부 스테이지 200. 진공 장치

300. 로더부 400. 저장부

510. TFT 어레이 기판 520. C/F 기판

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 단일의 몸체로 형성되고, 그 내부가 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 각 기판간 가압을 통한 합착 및 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구가 형성되어 이루어진 진공 챔버와; 상기 진공 챔버의 외측에 별도 설치되며, 액정이 적하된 기판 또는, 씨일재가 도포된 기판을 전달받아 상기 진공 챔버 내부로 선택적인 반입 혹은, 반출을 수행하는 로더부와; 상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 로더부를 통해 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 상기 진공 챔버 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와; 상기 각 스테이지를 선택적으로 필요 위치에 이동시키는 스테이지 이동장치와; 상기 진공 챔버 내부가 선택적으로 진공 상태를 이루도록 흡입력을 제공하는 진공 장치:를 포함하여 구성된 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도 3 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

우선, 도시한 도 3 내지 도 8은 본 발명 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치를 개략적으로 나타내고 있으며, 이를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 진공 합착 장치는 진공 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동장치와, 진공 장치(200) 그리고, 로더부(300)를 포함하여 구성됨이 제시된다.

상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 진공 챔버(110)는 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 이루면서 각 기판간 가압을 통한 합착과 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구(111)가 형성되어 이루어진다.

이 때, 상기 진공 챔버(110)는 그 둘레면 일측에 진공 장치(200)로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관(112)이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스 유입이 이루어지져 상기 진공 챔버 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(113)이연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성된다.

또한, 상기에서 공기 배출관(112) 및 벤트관(113)에는 그 관로의 선택적인 개폐를 위해 전자적으로 제어 받는 개폐 밸브(112a,113a)가 각각 구비된다.

이와 함께, 상기 진공 챔버(110)의 유출구(111)에는 상기 유출구로 인한 개구 부위를 선택적으로 차폐할 수 있도록 차폐 도어(114)가 설치됨을 추가로 제시한다.

이 때, 상기 차폐 도어(114)는 통상의 슬라이딩식 도어 혹은, 회전식 도어 등으로 구현할 수 있을 뿐 아니라 여타의 개구부 개폐를 위한 구성으로 구현할 수 있으며, 상기 슬라이딩식 혹은, 회전식 도어로 구성할 경우 틈새의 밀폐를 위한 밀폐재가 포함되어 구성함이 보다 바람직하나 본 발명에서는 그 부분에 대한 상세 도시를 생략한다.

그리고, 본 발명의 합착 장치를 구성하는 스테이지부(120)는 상기 진공 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 로더부(300)를 통해 진공 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(510,520)을 상기 진공 챔버 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 스테이지(121)의 저면에는 다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전 제공기기(ESC;Electric Static Chuck)(121a)가 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀(121b)을 형성한 것을 제시한다.

상기와 같은 정전 제공기기(121a)는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 최소 둘 이상 서로 다른 극성을 가지면서 쌍을 이루도록 구비됨을 그 실시예로써 제시하지만, 반드시 이로 한정되지는 않으며, 하나의 정전 제공기기 자체가 두 극성을 동시에 가지면서 정전력이 제공될 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전 제공기기(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공홀(121b)은 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)에 의해 발생된 진공력을 전달받을 수 있도록 단일 혹은, 다수의 관로(121c)를 통해 서로 연통되도록 형성한다.

이와 함께, 상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전 제공기기(122a)가 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀(도시는 생략함)을 형성한 것을 제시한다.

이 때, 상기 정전 제공기기 및 진공홀 역시, 상기 상부 스테이지(121)의 구성과 동일한 형상을 이루도록 형성할 수 있으나 반드시 이로 한정하지는 않으며, 통상 작업 대상 기판의 전반적인 형성 또는 각 액정 도포 영역 등을 고려하여 상기 정전 제공기기 및 진공홀의 배치가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 스테이지 이동장치는 상부스테이지(121)를 선택적으로 상하 이동시키도록 구동하는 이동축(131)을 가지고, 하부 스테이지(122)를 선택적으로 좌우 회전시키도록 구동하는 회전축(132)을 가지며, 진공 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 스테이지 이동장치는 단순히 상기 상부 스테이지(121)를 상하로만 이동시키거나, 하부 스테이지(122)를 좌우 회전만 시키도록 구성할 수 한정되는 것은 아니며, 상기 상부 스테이지(121)를 좌우 회전 가능하도록 구성할 수도 있을 뿐 아니라 상기 하부 스테이지(122)를 상하 이동시킬 수 있도록 구성할 수도 있으며, 이의 경우 상기 상부 스테이지(121)에는 별도의 회전축(도시는 생략함)을 추가로 설치하여 그 회전이 가능하도록 하고, 상기 하부 스테이지(122)에는 별도의 이동축(도시는 생략함)을 추가로 설치하여 그 상하 이동이 가능하도록 한다.

미설명 부호 135는 각 기판의 위치 정렬시 하부 스테이지(122)의 좌우 이동을 위해 구동하는 구동 수단이다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 진공 장치(200)는 상기 진공 챔버(100)의 내부가 선택적으로 진공 상태를 이룰 수 있도록 흡입력을 전달하는 역할을 수행하며, 통상의 공기 흡입력을 발생시키기 위해 구동하는 흡입 펌프로 구성하고, 이 흡입 펌프(200)가 구비된 공간은 진공 챔버(100)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성한다.

그리고, 본 발명 합착 장치를 구성하는 로더부는 상기한 진공 챔버(100) 및상기 진공 챔버(100) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써 상기 진공 챔버(100)의 외측에 구축되어, 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510) 또는, 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)을 각각 전달받아 상기 합착 장치의 진공 챔버(100) 내부에 선택적으로 반입 혹은, 반출하는 역할을 수행한다.

이 때, 상기와 같은 로더부는 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510)의 반송을 위한 어느 하나의 아암(이하, “제1아암”이라 한다)(310)과, 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)의 반송을 위한 다른 하나의 아암(이하, “제2아암”이라 한다)(320)을 포함하여 구성되며, 각각의 기판(510,520)이 상기 각 아암(310,320)에 얹혀진 상태로써 진공 챔버(100) 내부로 반송되기 전의 대기 상태에서는 상기 제1아암(310)이 제2아암(320)에 비해 상측에 위치되도록 구성된다.

이는, 상기 제1아암(310)에 얹혀지는 TFT 어레이 기판(510)이 그 상면에 액정이 적하된 상태임과 더불어 제2아암(320)에 얹혀지는 C/F 기판(520)은 씨일재가 도포된 면이 하면에 위치됨을 고려할 때 만일, 상기 제2아암(320)이 제1아암(310)에 비해 상측에 위치될 경우 상기 제2아암(320)의 움직임에 따라 발생되어 비산될 수 있는 각종 이물질이 상기 제1아암(310)에 얹혀있는 TFT 어레이 기판(510)의 액정에 낙하되어 그 손실을 유발할 수 있는 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 상기 제1아암(310)을 제2아암(320)의 상측에 위치되도록 구성하는 것이다.

하지만, 상기와 같은 로더부의 각 아암 중 제1암(310)은 반드시 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510)만 반송하고, 제2아암(320)은 반드시 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)만 반송하도록 구성되는 것은 아니며, 상기 제1아암(310)은 TFT 어레이기판(510)이든 C/F 기판(520)이든 액정이 적하되어 있는 기판만을 반송하도록 하고, 제2아암(320)은 액정이 적하되어 있지 않은 기판만을 반송하도록 구성함이 보다 바람직하다. 물론, 상기에서 어느 한 기판에 액정이 적하됨과 동시에 씨일재가 도포된다면 이 기판을 제1아암(310)이 반송하도록 하고, 다른 한 기판은 제2아암(320)이 반송하도록 설정할 수 있다.

또한, 본 발명 합착 장치에는 로더부에 의해 진공 챔버(100) 내부로 반입되어 각 스테이지(121,122)에 로딩된 각 기판(510,520)간의 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라인 장치(600)가 더 포함되어 구성됨을 추가로 제시하며, 이 때의 얼라인 장치(600)는 상기 진공 챔버(100)의 외측 혹은, 내측 중 최소 어느 한 위치에 장착할 수 있으나 상기 진공 챔버(100)의 외측에 장착함을 그 실시예로써 제시한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 합착 장치의 구성은 각 기판의 형성은 여타의 공정을 통해 별도로 수행하도록 함으로써 기존의 합착 장치 구성에 비해 전반적인 크기를 대폭 축소시켰을 뿐 아니라 단순한 합착 공정만을 수행하게 됨으로써 그 작업 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 상기한 본 발명의 구성은 하부 스테이지의 이동이 극히 제한적으로만 이루어지도록 함으로써 각 기판간 위치 정렬이 보다 빠르고 정확히 이루어질 수 있게 되며, 종래의 기술과는 달리 진공 챔버가 두 부분으로 선택적인 분리 및 결합을 이루는 것이 아니라 단일 챔버로 형성함으로써 두 부분의 챔버간 결합시 발생될 수 있는 누설에 따른 문제점이 없을 뿐 아니라 상기 누설을 방지하기 위한 많은 부속이 필요하지 않다는 장점을 가지게 된다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명 액정표시소자의 합착 장치를 이용한 기판간 합착 과정을 보다 개략적으로 설명하면 하기와 같다.

우선, 도 3의 점선 부분에 따른 상태와 같이 로더부(300)는 제1아암(310)을 이용하여 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510)을 그 이전 공정으로부터 전달받아 상측에 대기시킴과 더불어 제2아암(320)을 이용하여 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)을 전달받아 상기 제1아암(310)의 하측에 위치시킨다.

이 상태에서 진공 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면 상기 로더부는 제2아암(320)을 제어하여 상기 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)을 상기 개방된 유출구(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 상측 공간에 설치된 상부 스테이지(121)에 반입 시킨 후 제1아암(310)을 제어하여 상기 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510)을 상기 진공 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)에 반입 시킨다.

상기에서 씨일재가 도포된 C/F 기판(520)을 액정이 적하된 TFT 어레이 기판(510)보다 먼저 반입시키는 이유는 TFT 어레이 기판(510)을 먼저 반입시킨 상태에서 C/F 기판(520)을 반입할 경우 상기 C/F 기판(520)의 반입 과정 중 발생될 수 있는 먼지 등이 상기 미리 반입되어 있던 TFT 어레이 기판(510)의 액정이 적하된 영역에 떨어질 수 있기 때문에 이의 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 상기와 같이 각 기판의 반입이 순차적으로 이루어지는 과정에서 상부 스테이지(121)에 연결된 진공 펌프(123)는 그 동작을 수행하면서 상기 상부 스테이지(121)에 형성된 각 진공홀(121b)로 진공력을 전달하여 제2아암(320)에 의해 반입된 C/F 기판(520)을 흡착하여 상기 상부 스테이지(121)에 고정시킴과 더불어 하부 스테이지(122)에 연결된 진공 펌프(도시는 생략함)가 동작하면서 상기 하부 스테이지(122)에 형성된 각 진공홀(도시는 생략함)로 진공력을 전달하여 제1아암(310)에 의해 반입된 TFT 어레이 기판(510)을 흡착하여 상기 하부 스테이지(122)에 고정시키게 된다.

만일, 상기한 과정에서 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지에 합착 기판이 존재한다면, 상기 C/F 기판을 반입하였던 제2아암(320)이 상기 기판의 반입 후 상기 하부 스테이지에 존재하는 합착 기판을 언로딩 시키도록 함으로써 로딩과 언로딩이 동시에 수행되도록 하여 그 작업 시간상의 단축을 얻을 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기한 과정을 통한 각 기판(510,520)의 로딩이 완료되면 로더부(300)를 구성하는 각 아암(310,320)이 진공 챔버(110)의 외부로 빠져나감과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어(114)가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 도시한 도 3의 상태와 같이 상기 진공 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 도시한 도 4의 상태와 같이 진공 장치를 구성하는 흡입 펌프(진공 장치)(200)가 구동하여 공기 흡입력을 발생시킴과 더불어 상기 진공 챔버(110)의 공기 배출관(112)에 구비된 개폐 밸브(112a)가 상기 공기 배출관(112)을 개방된 상태로 유지시켜 상기 흡입 펌프(200)로부터 발생된 공기 흡입력을 상기 진공챔버(110) 내부로 전달시킴으로써 상기 진공 챔버(110) 내부를 진공의 상태로 만들게 된다.

이렇게, 일정 시간 동안의 흡입 펌프(200) 구동에 의해 진공 챔버(110) 내부가 진공 상태를 이루게 되면 상기 흡입 펌프(200)의 구동이 중단됨과 동시에 공기 배출관(112)의 개폐 밸브(112a)가 동작하여 상기 공기 배출관(112)을 폐쇄된 상태로 유지시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 진공 챔버(110) 내부가 완전한 진공 상태를 이루게 되면 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)는 그 각각의 정전 제공기기(121a,122a)에 전원을 인가하여 각 기판(510,520)을 정전 흡착하게 된다.

이 상태에서 스테이지 이동장치는 도시한 도 5의 상태와 같이 구동 모터(133)를 구동하여 상기 상부 스테이지(121)를 하향 이동시킴으로써 상기 상부 스테이지를 하부 스테이지(122)에 근접 위치시키게 되며, 이와 함께 얼라인 장치(600)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(510,520)간 정렬 상태를 확인함과 더불어 각 스테이지(121,122)에 축결합된 이동축(131,132) 및 회전축에 제어 신호를 전달하여 각 기판을 상호 정렬시키게 된다.

이후, 상기 스테이지 이동장치가 계속적인 구동신호를 전달받아 구동하면서 도시한 도 6의 상태와 같이 상부 스테이지(121)에 부착된 C/F 기판(520)을 하부 스테이지(122)에 부착된 TFT 어레이 기판(510)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 일차적인 합착을 수행하게 된다.

이 때, 상기 일차적인 합착이라 함은 상기한 각 스테이지(121,122) 이동에의한 가압을 통해 완전한 합착 공정을 완료하는 것이 아니라 대기압 상태로의 변경시 각 기판 사이로 공기가 유입될 수 없을 정도로만 합착하는 것을 말한다.

따라서, 상기한 일차적인 합착 공정이 완료되면 도시한 도 7의 상태와 같이 벤트관(113)을 폐쇄하고 있던 개폐 밸브(113a)가 동작하면서 상기 벤트관(113)을 개방시키게 되고, 이로 인해 진공 챔버(110) 내부는 점차 대기압 상태로 되면서 상기 진공 챔버(110) 내부에 기압차를 부여하게 되어 이 기압차로 인한 각 기판간 합착이 재차적으로 이루어지게 된다.

이에 보다 완전한 기판간 합착이 이루어지며, 이러한 합착 공정이 완료되면 진공 챔버(110)의 차폐 도어(114)가 구동하면서 상기 차폐 도어에 의해 폐쇄되어 있던 유출구(111)를 개방시키게 된다.

이후, 도시한 도 8의 상태와 같이 로더부(300)에 의한 상기 합착 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 액정 적화 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치에 따른 구성에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 합착 장치는 액정의 적하나 씨일재의 도포를 위한 각각의 장치와는 별도의 장치로써 구성함과 더불어 여타의 공정을 통해 별도로 제조된 각 기판을 전달받아 사용하도록 함으로써 기존의 기판 합착용 기기와 같이 하부 스테이지에 로딩 되는 기판에 액정 및 밀봉재의 형성을 위한 구성이 추가로 필요치않게 되어 그 전반적인 기판 합착용 기기의 크기를 대폭 축소시킬 수 있게 되어 보다 효과적인 레이 아웃(lay-out)을 설계할 수 있을 뿐 아니라 설치 공간을 절약할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

둘째, 상기한 바와 같이 액정의 적하와, 씨일재의 도포 그리고, 각 기판간 합착 공정이 서로 다른 장치를 통해 별도로써 동시에 진행됨에 따라 전반적인 작업 시간의 단축을 이룰 수 있게 된 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 따른 합착 장치는 하부 스테이지의 이동이 진공 챔버 내에서 극히 제한적으로만 이루어지도록 함으로써 종래 기술과 같이 하부 챔버 유닛의 수평 이동에 의한 각 기판간 위치 정렬의 과정이 보다 빠르고 정밀하게 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.

특히, 종래의 기술과는 달리 진공 챔버가 두 부분으로 선택적인 분리 및 결합을 이루는 것이 아니라 단일체로 이루어진 챔버로 형성함으로써 두 부분의 챔버간 결합시 발생될 수 있는 누설에 따른 문제점이 없을 뿐 아니라 상기 누설을 방지하기 위한 많은 부속이 필요하지 않다는 효과가 있다.

넷째, 로더부를 구성하는 각 아암 중 액정이 적하되지 않는 기판을 진공 챔버 내로 반입하는 아암이 상기 기판의 반입 과정에서 이전 공정을 통해 합착 완료된 상태로 하부 스테이지에 얹혀져 있는 합착 기판을 동시에 반출하도록 설정함에 따라 기판의 반입 및 합착 기판의 반출을 위한 작업 시간을 단축시킬 수 있게 된 효과가 있다.

Claims

단일의 몸체로 형성되고, 그 내부가 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 선택적으로 이루면서 각 기판간 가압을 통한 합착 및 압력차를 이용한 합착이 순차적으로 수행되며, 그 둘레면 소정 부위에는 각 기판의 반입 또는, 반출이 이루어지도록 유출구가 형성되어 이루어진 진공 챔버와;

상기 진공 챔버의 외측에 별도 설치되며, 액정이 적하된 기판 또는, 씨일재가 도포된 기판을 전달받아 상기 진공 챔버 내부로 선택적인 반입 혹은, 반출을 수행하는 로더부와;

상기 진공 챔버 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어 상기 로더부를 통해 진공 챔버 내부로 반입된 각 기판을 상기 진공 챔버 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와;

상기 각 스테이지를 선택적으로 필요 위치에 이동시키는 스테이지 이동장치와;

상기 진공 챔버 내부가 선택적으로 진공 상태를 이루도록 흡입력을 제공하는 진공 장치:를 포함하여 구성된 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

진공 챔버는

그 둘레면 일측에 진공 장치로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스 유입이 이루어지는 벤트관이 연결되어 내부 공간의 선택적인 진공 상태 형성 혹은, 해제가 가능하도록 구성됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

진공 챔버의 유출구에는

상기 유출구로 인한 개구 부위를 선택적으로 차폐할 수 있도록 차폐 도어가 설치됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

상부 스테이지의 저면 혹은, 하부 스테이지의 상면 중 최소 어느 한 면에는

다수의 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전 제공기기(ESC;Electric Static Chuck)가 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공홀이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 4 항에 있어서,

정전 제공기기는

서로 다른 극성의 전압이 각각 투입되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 최소 둘 이상 서로 쌍을 이루면서 구비됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 4 항에 있어서,

진공홀은

상부 스테이지의 저면에 장착된 각 정전 제공기기의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

스테이지 이동장치는

진공 챔버의 외측에 장착된 구동 모터와 축결합된 상태로써 상부 스테이지와 연결되어 상기 상부 스테이지를 선택적으로 상하 이동시키는 이동축과,

하부 스테이지의 하부에 설치되어 상기 하부 스테이지를 선택적으로 좌우 회전시키는 회전축:을 포함하여 구성됨을 특징을 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

진공 챔버의 외측 혹은, 내측에 장착되어 각 기판의 반입이 이루어졌을 경우상기 각 기판간 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라인 장치를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 로더부는

액정이 적하된 기판의 반송을 위한 어느 하나의 아암과, 상기 기판과 합착될 별도 기판의 반송을 위한 다른 하나의 아암을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 로더부를 구성하는 각 아암 중 액정이 적하된 기판의 반송을 위한 아암은 그 대기 상태시 다른 하나의 아암에 비해 상측에 위치되도록 구성됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 로더부는 액정이 적화됨과 동시에 씨일재가 도포된 기판의 반송을 위한 어느 하나의 아암과, 상기 기판과 합착될 별도 기판의 반송을 위한 다른 하나의 아암을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 적하 방식을 이용한 액정표시소자의 진공 합착 장치.