KR20030068801A - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 적하 방식의 액정표시장치 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 기판에 액정을 적하하는 공정과, 제 2 기판을 반전시키는 공정과, 상기 반전된 제 2 기판과 상기 제 1 기판을 합착기 챔버내에 로딩하여 합착하는 공정과, 상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정과, 상기 가압된 제 1, 제 2 기판을 언로딩하는 공정을 구비하여 이루어진 것이다.

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{Method for manufacturing liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 액정 적하 방식의 액정표시장치 제조 방법에 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 특징 및 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 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 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, 액정표시장치가 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.
이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판사이에 액정이 주입된다.
이 때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 애정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.
그러나 이와 같은 일반적인 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
둘째, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
따라서, 최근에는 액정을 적하하는 방법을 이용한 액정표시장치의 제조 방법이 연구되고 있다. 그 중 일본 공개특허공보 2000-147528호에 다음과 같은 액정 적하 방식을 이용한 기술이 개시되어 있다.
이와 같은 액정 적하 방식을 이용한 종래의 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 2e는 종래의 액정 적하 방식에 따른 액정표시장치의 공정 단면도이다.
도 1a와 같이, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 유리 기판(3)에 자외선 경화형 실재(1)를 약 30㎛ 두께로 도포하고, 상기 실재(1) 안쪽(박막트랜지스터 어레이 부분)에 액정(2)을 적하한다. 이 때, 상기 실재(3)는 액정 주입구가 없이 형성된다.
상기와 같은 제 1 유리 기판(3)을 수평방향으로 이동 가능한 진공 용기(C)내의 테이블(4)상에 탑재하고, 상기 제 1 유리 기판(3)의 하부 표면 전면을 제 1 흡착기구(5)로 진공 흡착하여 고정시킨다.
도 1b와 같이, 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 유리 기판(6)의 하부 표면 전면을 제 2 흡착기구(7)로 진공 흡착하여 고정하고, 진공 용기(C)를 닫아 진공시킨다. 그리고, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)의 간격을 1mm로 하고, 상기 제 1 유리 기판(3)을 탑재한 상기 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)을 예비적으로 위치를 맞춘다.
도 1c와 같이, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 상기 제 2 유리 기판(6)과 액정(2) 또는 실재(1)를 접촉시킨다.
도 1d와 같이, 상기 제 1 유리 기판(3)을 탑재한 상기 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시켜 상기 제 1 유리 기판(3)과 제 2 유리 기판(6)의 위치를 맞춘다.
도 1e와 같이, 상기 제 2 흡착기구(7)를 수직방향으로 하강시켜 제 2 유리 기판(6)을 상기 실재(1)를 통해 제 1 유리 기판(3)에 접합하고, 5㎛까지 가압한다.
도 1f와 같이, 상기 진공 용기(C)로부터 상기 접합된 제 1, 제 2 유리 기판(3, 6)을 꺼내어 상기 실재(1)에 자외선 조사하여 상기 실재(1)를 경화시켜 액정표시장치를 완성한다.
그러나, 이와 같은 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 동일 기판에 실재를 형성하고 액정을 적하하므로 두 기판을 합착하기 전까지의 공정 시간이 많이 소요된다.
둘째, 상기 제 1 기판에는 실재가 도포되고 액정이 적하된 반면 상기 제 2 기판에는 어떤 공정도 수행되지 않으므로 제 1 기판과 제 2 기판의 공정 간에 불균형(Unbalance)이 발생되어 생산 라인을 효율적으로 가동하기 곤란하다.
셋째, 상기 제 1 기판에 실재가 도포되고 액정이 적하되므로 합착하기 전에 세정 장비(USC)에서 실재가 도포된 기판을 세정을 할 수 없게된다. 따라서, 상하 기판을 합착하는 실재를 세척할 수 없어 파티클를 제거하지 못하고, 합착 시 실재 접촉 불량 발생을 야기한다.
넷째, 상기 두 기판의 합착은 테이블과 제 2 흡착기구의 물리적인 힘에 의해서만 합착되므로 상기 테이블과 제 2 흡착기구의 수평도가 정확하지 않을 경우 기판 전체에 균일한 압력이 가해지지 않아 접착 불량이 발생할 수 있다.
다섯째, 합착 후 진공용기를 대기압 상태로 만들 때, 공기를 투입하므로 공기중에 함유된 수분에 의해 진공용기의 상태가 불량해 질 가능성이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 공정 시간을 단축시키고 균일한 압력으로 기판을 가압하여 생산성을 향상시킬 수 있는 액정 적하 방식의 액정표시장치 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1f는 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치 공정을 도시한 모식적 단면도
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 액정 적하 방식의 액정표시장치 공정을 도시한 모식적 단면도
도 3은 본 발명에 따른 합착 공정 순서도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 진공 합착기 챔버11, 13 : 유리 기판
12 : 액정14 : 실재
15 : 상부 스테이지16 : 하부 스테이지
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 액정이 적하된 제 1 기판과 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 준비하는 공정과, 제 2 기판을 반전시키는 공정과, 상기 반전된 제 2 기판과 상기 제 1 기판을 합착기 챔버내에 로딩하여 합착하는 공정과, 상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정과, 상기 제 1, 제 2 기판을 언로딩하는 공정을 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제 2 기판을 반전시키는 공정은, 제 2 기판을 반전기의 테이블에 로딩하여 예비 정렬하는 공정과, 상기 제 2 기판을 테이블에 흡착 및 클램핑하는 공정과, 상기 테이블을 반전되도록 회전시키는 공정과, 상기 반전된 제 2 기판을 상기 합착기 챔버로 이송하는 공정을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
상기 로딩하는 공정은, 상기 합착기 챔버의 하부 및 상부 스테이지에 제 1 기판과 제 2 기판을 흡착시키는 공정과, 상기 합착기 챔버의 기판 리시버를 상기 상부 스테이지에 고정된 제 2 기판 하측에 위치시키는 공정과, 상기 제 1, 제 2 기판을 상기 스테이지가 각각 정전 흡착법으로 고정하는 공정을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 완료시키는 공정과, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 공정을 구비함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 시작 후 상승 완료전에 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 시킴과 동시에 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버의 상부 스테이지를 상승시키면서 상기 스테이지의 진공 흡착홈을 통해 가스 또는 건조 공기를 불어줌이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기 주입을 시작하는 공정과, 상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정을 구비하여 이루어짐이 바람직하다.
상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정은, 상기 합착기 상부 스테이지의 진공 홈을 통해 가스 또는 건조 공기를 불어주면서 진행함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 방법은, 상기 합착기 챔버내의 상면을 통해 주입함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 방법은, 상기 합착기 챔버내의 하면을 통해 주입함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 2단계로 주입함이 바람직하다.
상기 제 2 기판을 반전하기 전에 상기 제 2 기판을 세정하는 공정을 더 포함함이 바람직하다.
상기 언로딩하는 공정은, 다음 합착 공정이 진행될 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 적어도 하나를 상기 상부 또는 하부 스테이지에 로딩하고 상기 합착된 기판을 언로딩함이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 대기압 또는 단위면적당(㎠) 0.4 ~ 3.0Kg/㎠ 의 압력으로 벤트시킴이 바람직하다.
상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하여 상기 챔버를 대기 상태로 하는 공정과, 상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정을 구비하여 이루어짐이 바람직하다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 액정표시장치의 공정을 도시한 모식적 단면도이다.
도 2a와 같이, 제 1 유리 기판(11)에 액정(12)을 적하하고, 제 2 유리 기판(13)에 실재(14)를 형성한다. 여기서, 상기 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13) 중 하나의 기판에는 복수개의 패널이 설계되어 각 패널에 박막트랜지스터 어레이가 형성되며, 나머지 기판에는 상기 각 패널에 상응하도록 복수개의 패널이 설계되어 각 패널에 블랙매트릭스층, 칼라 필터층 및 공통전극 등이 구비된 칼라필터 어레이가 형성된다. 설명을 쉽게하기 위하여 박막트랜지스터 어레이가 형성된 기판을 제 1 유리 기판(11)이라 하고, 칼라 필터 어레이가 형성된 기판을 제 2 유리 기판(13)이라 한다.
여기서, 상기 합착 공정을 보다 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 합착 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 합착 공정은, 크게 실재가 도포된 기판을 반전하는 공정, 진공 합착기 챔버에 두 기판을 로딩하는 공정, 상기 두 기판을 합착하는 공정, 상기 진공 합착기 챔버를 벤팅(venting)하여 합착된 두 기판을 가압하는 공정, 그리고 상기 합착된 두 기판을 진공 합착기 챔버로부터 언로딩하는 공정로 구분할 수 있다.
먼저, 로딩하기 전에, 상기 실재가 도포된 제 2 유리 기판(13)은 USC(UltraSonic Cleaner)에서 세정되어 공정 중에 발생된 파티클을 제거할 수도 있다. 즉, 제 2 유리 기판(13)은 액정이 적하되지 않고 실재가 도포되어 있으므로 세정이 가능하다.
반전하는 공정은, 도 2b와 같이, 액정(12)이 적하된 제 1 유리 기판(11)과 실재(sealant)(14)가 도포된 제 2 유리 기판(13)은 그 전단에서 각각 액정이 적하된 부분과 실재가 도포된 부분이 상 방향으로 향하도록 위치되어 있으므로, 상기 액정(12)이 적하된 제 1 유리 기판(11)과 상기 실재(14)가 도포된 제 2 유리 기판(13)을 합착하기 위해서는 상기 두 기판 중 어느 하나를 반전시켜야 한다. 그런데 액정이 적하된 기판을 반전할 수 없으므로, 상기 실재가 도포된 제 2 유리 기판(13)을 상기 실재(14)가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 상기 제 2 유리 기판(13)을 반전시킨다(32S).
이 때, 반전시키는 방법은, 상기 제 2 기판을 반전기의 테이블에 로딩하여 예비 정렬하고, 상기 제 2 기판을 테이블에 흡착 및 클램핑한다. 그리고, 상기 테이블을 반전되도록 회전시킨 다음, 상기 반전된 제 2 기판을 상기 진공 합착기 챔버로 이송한다.
그리고, 로딩하는 공정은, 도 2c와 같이, 실재(sealant)(14)가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 반전된 상태로 진공 합착기 챔버(10)의 상부 스테이지(15)에 진공 흡착법으로 고정시키고(33S), 액정(12)이 적하된 제 1 유리 기판(11)을 진공 합착기 챔버(10)의 하부 스테이지(16)에 진공 흡착법으로 고정시킨다(34S). 이 때, 상기 진공 합착기 챔버(10)는 대기 상태를 유지한다.
이를 구체적으로 설명하면, 로봇(도면에는 도시되지 않음)의 로더(Loader)가 실재(14)가 도포된 부분이 하 방향을 향하도록 반전된 상태로 제 2 유리 기판(11)을 상기 진공 합착기 챔버(10) 내로 위치시킨다. 이 상태에서 상기 진공 합착기 챔버(10)의 상부 스테이지(15)가 하강하여 상기 제 2 유리 기판(13)을 진공 흡착법으로 고정한 후 상승한다. 이 때, 진공 흡착법 대신에 정전 흡착법으로 고정할 수 있다.
그리고 상기 로봇의 로더는 진공 합착기 챔버(10)를 나가고, 다시 로봇의 로더에 의해 액정(12)이 적하된 제 1 유리 기판(11)을 상기 진공 합착기 챔버(10)내의 하부 스테이지(16) 상측으로 위치시킨다.
상기에서, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 상기 제 1 유리 기판(11)에 액정(12)을 적하하고 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 유리 기판(13)에 실재를 형성한다고 언급하였으나, 상기 제 1 유리 기판(11)에 실재를 도포하고, 상기 제 2 기판에 액정을 적하할 수 있으며, 상기 두 유리 기판 중 어느 한 유리 기판에 액정도 적하하고 실재도 도포할 수도 있다. 단, 액정이 적하된 기판은 하부 스테이지에 위치시키고, 나머지 기판을 상부 스테이지에 위치시키면 된다.
그리고, 기판 리시버(glass receiver)(도면에는 도시되지 않음)를 상기 상부 스테이지(15)에 고정된 제 2 유리 기판(13)의 바로 하측에 위치시킨다(35S). 이 때, 상기 기판 리시버를 제 2 기판에 위치시키는 방법은 다음과 같다.
첫째, 상기 상부 스테이지를 하강시키거나 상기 기판 리시버를 상승시켜 상기 제 2 유리 기판과 상기 기판 리시버를 근접시킨 다음 상기 제 2 유리 기판(13)을 상기 기판 리시버위에 내려 놓는다.
둘째, 상기 상부 스테이지를 1차적으로 일정 거리를 하강하고 상기 기판 리시버를 2차적으로 상승하여 상기 제 2 유리 기판(13)과 기판 리시버를 근접시킨 다음 상기 제 2 유리 기판(13)을 상기 기판 리시버위에 내려 놓는다.
셋째, 상기 상부 스테이지를 하강하거나, 상기 기판 리시버를 상승하거나, 또는 상기 상부 스테이지를 1차 하강하고 기판 리시버를 2차 상승하여 상기 제 2 유리 기판(13)과 상기 기판 리시버가 일정 간격을 갖도록 근접시킨 다음 상부 스테이지가 제 2 유리 기판을 흡착할 수 있다.
이 때, 상기 기판 리시버를 상기 제 2 유리 기판(13)의 하측에 위치시키는 이유는, 상기 각 스테이지(15, 16)가 진공 흡착법으로 제 1, 제 2 유리 기판을 흡착하고 있는 상태에서 상기 합착기 챔버(10)를 진공 상태로 만드는 동안 상기 각 스테이지의 진공보다 합착기 챔버내의 진공도가 더 높아지기 때문에 상기 스테이지가 잡고 있는 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)의 흡착력을 잃게되고, 특히 상부 스테이지에 흡착된 제 2 유리 기판이 이탈되어 상기 제 1 유리 기판(11)상에 떨어지는 것을 방지하고자 하는 것이다.
따라서, 상기 합착기 챔버를 진공 상태로 만들기 전에 상부 스테이지에 흡착된 제 2 유리 기판(13)을 상기 기판 리시버에 내려 놓거나, 제 2 유리 기판을 흡착한 상부 스테이지와 상기 기판 리시버를 일정 간격을 두고 위치시켰다가 챔버내를 진공 상태로 만드는 동안 제 2 유리 기판(13)을 상기 상부 스테이지로부터 상기 기판 리시버에 위치되도록 할 수 있다. 또한, 상기 합착기 챔버를 진공 상태로 만들기 시작하면 초기 단계에서 챔버내에 유동이 있어 기판이 움직일 수 있으므로 이를 고정하는 수단을 추가로 구성할 수도 있다.
상기 진공 합착기 챔버(10)를 진공 상태로 한다(36S). 여기서, 진공 합착기 챔버(10)의 진공도는 합착하고자 하는 액정 모드에 따라 차이가 있으나, IPS 모드는 1.0 x 10-3Pa 내지 1Pa 정도로하고, TN 모드는 약 1.1 x 10-3Pa 내지 102Pa로 한다.
상기에서, 진공 합착기의 챔버(10)를 2단계로 진공할 수 있다. 즉, 상기 상/하부 스테이지에 각각 기판을 흡착시키고 챔버의 도어를 닫은 다음, 1차 진공을 시작한다. 그리고, 상기 기판 리시버를 상부 스테이지 하측에 위치시켜 상부 스테이지에 흡착된 기판을 상기 기판 리시버에 내려 놓거나 기판을 흡착한 상태에서 상부 스테이지와 상기 기판 리시버가 일정 간격을 유지한 후, 상기 진공 합착기 챔버를 2차 진공한다. 이 때, 1차 진공시보다 2차 진공시 더 빠르게 진공되며, 1차 진공은 상기 진공 합착기 챔버의 진공도가 상부 스테이지의 진공 흡착력보다 높지 않도록 한다.
또한, 진공을 1차, 2차로 구분하지 않고 상기 각 스테이지에 기판을 흡착시키고 챔버의 도어를 닫은 다음, 진공을 시작하여 진공 중에 상기 기판 리시버를 상부 스테이지 하측에 위치시킬 수 있다. 이 때, 상기 기판 리시버가 상부 스테이지 하측에 위치되는 시점은 진공 합착기 챔버의 진공도가 상부 스테이지의 진공 흡착력보다 높아기지 전에 위치되어야한다.
이와 같이 진공 합착기 챔버의 진공을 2차에 걸쳐 진행하는 이유는, 상기 진공 합착기 챔버가 갑자기 진공되면 챔버내의 기판이 틀어지거나 유동될 가능성이 있기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다.
상기 진공 합착기 챔버(10)가 일정 상태의 진공에 도달하게 되면, 상기 상하부 각 스테이지(15, 16)는 정전기 흡착법(ESC; Electric Static Charge)으로 상기 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)을 고정시키고(37S), 상기 기판 리시버를 원래의 자리로 위치시킨다(38S).
여기서, 정전 흡착법은 스테이지에 형성된 적어도 2개 이상의 평판전극을 구비하여 상기 평판전극에 음/양의 직류 전원을 공급하여 흡착한다. 즉, 각 평판 전극에 양 또는 음의 전압이 인가되면, 상기 스테이지에 음 또는 양의 전하가 유기되고 그들 전하에 의해 유리 기판에 도전층(공통 전극 또는 화소 전극 등 투명 전극이 형성됨)이 형성되어 있으므로 상기 도전층과 스테이지 사이에 발생하는 쿨롱력으로 기판이 흡착된다. 이 때 기판의 도전층이 형성된 면이 상기 스테이지쪽에 위치될 경우는 약 0.1 내지 1KV의 전압을 인가하고, 기판의 도전층이 형성된 면이 상기 스테이지에 대향되는 쪽에 위치될 경우는 3 내지 4KV를 인가한다. 여기서, 상기 상부 스테이지상에 탄성 시트를 형성할 수도 있다.
도 2d 및 2e와 같이, 이와 같이 두 유리 기판(11, 13)이 정전기 흡착법으로 각 스테이지(15, 16)에 로딩된 상태에서 상기 상부 스테이지(15)를 하강하여 상기 제 1 유리 기판(11)과 제 2 유리 기판(13)을 합착하기 위하여 가압한다 (1차 가압)(39S). 이 때, 가압하는 방법은 상부 스테이지(15) 또는 하부 스테이지(16)를수직 방향으로 이동시켜 두 기판을 가압하며, 이 때 스테이지의 이동 속도 및 압력을 가변하여 가압한다. 즉, 제 1 유리 기판(11)의 액정(12)과 제 유리 2 기판(13)이 접촉되는 시점 또는 제 1 유리 기판(11)과 제 2 유리 기판(13)의 실재(14)가 접촉되는 시점까지는 일정 속도 또는 일정 압력으로 스테이지를 이동시키고, 접촉되는 시점부터 원하는 최종 압력까지는 점점 단계별로 압력을 상승시킨다. 즉, 상기 이동 스테이지의 축에 로드 셀이 설치되어 접촉시점을 인식하고, 접촉되는 시점에는 0.1ton, 중간 단계에서는 0.3ton, 마지막 단계에서는 0.4ton, 그리고 최종 단계에서는 0.5ton의 압력으로 상기 두 유리 기판(11, 13)을 합착한다(도 3e 참조).
이 때, 상부 스테이지는 하나의 축에 의해 기판을 가압하나, 여러개의 축을 설치하여 각 축마다 별로의 로드 셀(load cell; 압력을 측정하는 장치)이 장착되어 각 축마다 독립적으로 가압하도록 설치할 수 있다. 따라서, 상기 하부 스테이지와 상부 스테이지가 수평이 맞지 않아 실재가 균일하게 합착되지 않을 경우에는 해당 부분의 축을 상대적으로 더 높은 압력으로 가압하거나 더 낮은 압력으로 가압하여 실재가 균일하게 합착될 수 있도록 한다.
가압하여 상기 두 기판의 합착이 완료되면, 상기 정전기 흡착법으로 흡착함을 정지한 다음(ESC off), 도 2f와 같이, 상기 상부 스테이지(15)를 상승시켜 상부 스테이지(15)를 상기 합착된 두 유리 기판(11, 13)으로부터 분리시킨다.
그리고, 상기 진공 상태의 합착기 챔버(10)를 대기 상태로 만들고 상기 합착된 기판을 균일하게 가압하기 위하여, 도 2g와 같이, 상기 합착기 챔버(10)에 N2등의 가스 또는 건조 공기(Clean Dry Air)를 공급하여 진공 합착기 챔버를 벤트(Vent)시킨다(40S).
이와 같이, 상기 진공 합착기 챔버(10)가 벤트되면, 상기 실재(14)에 의해 합착된 제 1, 제 2 유리 기판 사이는 진공상태이고 상기 진공 합착기 챔버(10)가 대기 상태가 되므로 대기압에 의해 진공 상태의 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)은 균일한 겝(gap)을 유지하도록 균일한 압력으로 가압된다. 여기서, 상기 합착된 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)은 대기압에 의해서 가압될 뿐만 아니라, 벤트 시 입력되는 N2또는 건조 공기(dry air)의 주입 힘에 의해서도 가압된다.
상기 챔버 벤트 시 두 기판이 균일하게 가압되도록 하는 것이 무엇보다 중요하다. 두 기판의 각 부분에 가해지는 압력이 균일해야 두 기판 사이의 실재의 높이가 일정하게 형성될 수 있고, 액정이 각 부분에 골고루 퍼져 나가게 할 수 있어, 실재의 터짐 불량이나 액정 미 충진의 불량을 방지 할 수 있기 때문이다. 챔버를 벤트시키면서 기판의 각 부분에 균일하게 압력을 가하기 위해서는 챔버내로 벤트되는 가스가 어느 방향에서 벤트되느냐 하는 벤트 방향이 무엇보다 중요하다.
따라서 본 발명에서는 다음과 같이 실시예를 제공하고자 한다.
첫째, 챔버의 상부에 다수개의 관을 형성하여 챔버의 내부로 가스를 주입하거나, 둘째, 챔버의 하부에 다수개의 관을 형성하여 챔버의 내부로 가스를 주입하거나, 셋째, 챔버의 측면에 다수개의 관을 형성하여 챔버의 내부로 가스를 주입하거나, 넷째, 상기의 방법을 병행할 수 있다. 챔버의 상부로부터 가스를 주입하는것이 바람직하나 기판의 크기, 스테이지의 상태등을 고려하여 상기 벤트 방향을 결정 할 수 있다.
또한 두 기판(11,13)은 대기압에 의해서 뿐만 아니라 벤트시 주입되는 가스의 주입 힘에 의해서도 가압 되게 된다. 벤트시 두기판에 가해지는 압력은 대기압 (105Pa)이나, 단위면적당(㎠) 0.4 ~ 3.0Kg/㎠ 의 압력이면 적당하나 바람직하게는 1.0Kg/㎠이로 하는 것이 좋다. 하지만 기판의 크기나 기판 사이의 간격, 실재등의 두께 등을 고려하여 변경 결정 할 수 있다.
상기 다수개의 가스 주입관은 적어도 2개 이상으로 형성 될 수 있으며 바람직하게는 기판의 크기에 따라 결정되며 여기서는 8개를 형성 할 수 있다.
상기 챔버 벤트시 기판이 흔들리는 것을 방지 하기 위하여 기판의 흔들림(이동)을 방지 할 수 있는 고정수단이나 방법을 이용 할 수도 있다.
상기 챔버를 급속하게 벤트 시키면 기판이 흔들리고 합착된 기판이 오정렬이 발생 할 수 있으므로 가스를 단계적으로 벤트 시킬 수 있으며, 가스를 서서히 공급하기 위한 슬로우 밸브를 추가로 구비 할 수도 있다. 즉 챔버내에 벤트를 시작하여 한번에 벤트를 완료하는 방법이 있고, 1차로 벤트를 서서히 시작하여 기판의 흔들림이 없도록 하고 일정시점에 도달하면 2차로 벤트의 속도를 다르게 하여 대기압에 보다 빠르게 도달하도록 할 수도 있다.
상기 챔버를 벤트하면서 상기 스테이지 상에 있는 합착된 기판이 가스에 의하여 흔들리거나 오정렬이 발생 할 수 있는 문제가 있기 때문에 가스를 주입하는시기 역시 매우 중요하다.
벤트 시기는 얼라인이 완료되고 1차로 가압이 진행되어 상기 두기판 사이가 진공상태를 형성하면 챔버의 벤트를 시작한다. 그 구체적인 벤트 시작 방법을 설명하면 다음과 같다.
첫째는 상기 상부 스테이지를 상승시킨 후 벤트를 시작할 수 있으나, 둘째, 공정시간을 단축하기 위하여 상기 상부 스테이지가 상승을 시작하여 완료되기 전에 벤트를 시작 할 수 있다.
셋째, 상기 상부 스테이지를 상승시킴과 동시에 벤트를 시작할 수 있고 이때 상기 상부 스테이지를 통해 가스 또는 건조 공기를 불어 주면서 상부 스테이지를 상승 시킬 수도 있다. 그 이유는 상기 상부 스테이지로부터 합착된 기판이 잘 떨어지지 않거나 기판이 흔들려 하부 스테이지 아래로 떨어지는 문제가 발생할 있기 때문에 상기 상부 스테이지와 기판이 잘 분리되도록 하기 위하여 가스 또는 건조 공기를 불어 주면서 상부 스테이지를 상승시킬 수 있다.
넷째, 합착이 이루어진 상태에서 상기 상부 또는 하부 스테이지를 이동시키지 않은 채로 챔버의 벤트를 시작할 수 있다. 이때 상부 스테이지는 챔버의 벤트를 완료한 상태에서 상기 상부 스테이지를 이동시키거나, 챔버의 벤트가 완료되기전에 상기 상부 스테이지의 이동을 시작 할 수 있다. 또한 이때 상기 상부 스테이지를 통해 가스 또는 건조 공기를 불어 주면서 상부 스테이지를 상승 시킬 수도 있다. 그 이유는 상기 상부 스테이지로부터 합착된 기판이 잘 떨어지지 않거나 기판이 흔들려 하부 스테이지 아래로 떨어지는 문제가 발생할 있기 때문에 상기 상부 스테이지와 기판이 잘 분리되도록 하기 위하여 가스 또는 건조 공기를 불어 주면서 상부 스테이지를 상승시킬 수 있다.
그리고, 가압된 기판을 언로딩한다(41S). 즉, 벤트가 완료되면, 상기 상부 스테이지(15)가 상승하고 로봇의 로더를 이용하여 가압된 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)을 언로딩하거나, 가압된 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)을 상부 스테이지(15)가 흡착하여 상승한 후 로봇의 로더가 상기 상부 스테이지(16)로부터 언로딩한다.
이 때, 공정 시간을 단축하기 위하여, 다음 합착 공정이 진행될 제 1 유리 기판(11) 또는 제 2 유리 기판(13) 중 하나를 스테이지에 로딩시키고 가압된 제 1, 제 2 유리 기판을 언로딩할 수 있다. 즉, 다음에 합착 공정이 진행될 제 2 기판을 로봇의 로더를 이용하여 상기 상부 스테이지(15)에 위치시켜 진공 흡착법으로 상부 스테이지가 제 2 기판을 고정시키도록 한 다음, 상기 하부 스테이지(16) 상의 가압된 제 1, 제 2 기판을 언로딩하거나, 상기 상부 스테이지(15)가 가압된 제 1, 제 2 유리 기판(11, 13)을 흡착하여 상승하고 로봇의 로더가 다음 합착 공정이 진행될 제 1 유리 기판(11)을 상기 하부 스테이지에 로딩시킨 후 상기 가압된 제 1, 제 2 유리 기판을 언로딩 할 수 있다.
상기에서, 기판을 합착한 후 언로딩하기 전에 합착된 기판의 액정이 실재쪽으로 퍼지도록하는 액정 퍼짐 공정을 추가로 진행할 수 있다. 또는 언로딩 공정을 완료한 후, 액정이 퍼지지 않을 경우에는 액정이 실재쪽으로 골고루 퍼지게 하기 위하여 액정 퍼짐 공정을 추가로 진행할 수도 있다. 이 때, 액정 퍼짐 공정은 10분이상 실시하며, 액정 퍼짐 공정은 대기 중 또는 진공 중에서도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 제 1 기판에는 액정을 적하하고 제 2 기판에는 실재를 형성하므로 두 기판을 합착하기 전까지의 공정 시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 상기 제 1 기판에는 액정이 적하되고 상기 제 2 기판에는 실재가 도포되므로 제 1 기판과 제 2 기판의 공정이 균형(balance)적으로 진행되므로 생산 라인을 효율적으로 가동할 수 있다.
셋째, 상기 제 1 기판에는 액정이 적하되고 제 2 기판에는 실재가 도포되므로 합착하기 바로 직전에 세정 장비(USC)에서 실재가 도포된 기판을 세정을 할 수 있게되므로 실재가 파티클로부터 오염됨을 최대한 방지할 수 있다.
넷째, 상기 기판 리시버를 기판 하측에 위치시키고 합착기 챔버를 진공 상태로 만들기 때문에 상기 상부 스테이지에 흡착된 기판이 추락하여 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다섯째, 두 기판이 접촉되는 시점을 인식하여 압력을 가변하면서 두 기판을 합착하므로 적하된 액정이 배향막에 영향을 줄 수 있는 데미지를 최소화할 수 있다.
여섯째, 상기 상부 스테이지가 각 축마다 독립적으로 가압할 수 있는 다수개의 축에 의해 기판을 가압하므로, 상기 하부 스테이지와 상부 스테이지가 수평이맞지 않아 실재가 균일하게 합착되지 않을 경우, 해당 부분의 축을 상대적으로 더 높은 압력으로 가압하거나 더 낮은 압력으로 가압하여 실재가 균일하게 합착될 수 있도록 할 수 있다.
일곱 번째, 합착기 챔버를 진공할 때 2차에 걸쳐 진공하기 때문에, 챔버가 갑자기 진공됨을 방지할 수 있으므로 갑작스런 진공에 의한 기판의 트러짐 및 유동을 방지할 수 있다.
여덟 번째, 진공된 합착기 챔버에서 두 기판을 합착한 다음 상기 합착기 챔버를 대기압으로 벤트시켜 상기 합착된 기판을 가압하므로 전 기판에 균일한 압력으로 가압할 수 있다.
아홉 번째, 2단계에 걸쳐 벤트하므로 기판의 데미지를 최소화할 수 있다.
열 번째, 로딩과 언로딩을 동시에 진행하므로 공정 시간을 단축할 수 있다.
열 한 번째, 액정 퍼짐 공정을 실시하므로, 액정표시장치의 공정 시간을 단축할 수 있다.
열 두 번째, 상부 스테이지를 두 기판으로부터 분리 시킴과 동시에 벤트하므로 벤트 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 액정이 적하된 제 1 기판과 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 준비하는 공정;
    상기 제 2 기판을 반전시키는 공정;
    상기 반전된 제 2 기판과 상기 제 1 기판을 합착기 챔버내에 로딩하여 합착하는 공정;
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정; 그리고,
    상기 제 1, 제 2 기판을 언로딩하는 공정을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판을 반전시키는 공정은, 제 2 기판을 반전기의 테이블에 로딩하여 예비 정렬하는 공정과,
    상기 제 2 기판을 테이블에 흡착 및 클램핑하는 공정과,
    상기 테이블을 반전되도록 회전시키는 공정과,
    상기 반전된 제 2 기판을 상기 합착기 챔버로 이송하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩하는 공정은, 상기 합착기 챔버의 하부 및 상부 스테이지에 제 1 기판과 제 2 기판을 흡착시키는 공정과,
    상기 합착기 챔버의 기판 리시버를 상기 상부 스테이지에 고정된 제 2 기판 하측에 위치시키는 공정과,
    상기 제 1, 제 2 기판을 상기 스테이지가 각각 정전 흡착법으로 고정하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 완료시키는 공정과,
    상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 공정을 구비함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 시작 후 상승 완료전에 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 합착기의 상부 스테이지를 상승 시킴과 동시에 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버의 상부 스테이지를 상승시키면서 상기 스테이지의 진공 흡착홈을 통해 가스 또는 건조 공기를 불어줌을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기 주입을 시작하는 공정과,
    상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정은, 상기 합착기 상부 스테이지의 진공 홈을 통해 가스 또는 건조 공기를 불어주면서 진행함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 방법은, 상기 합착기 챔버내의 상면을 통해 주입함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하는 방법은, 상기 합착기 챔버내의 하면을 통해 주입함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 2단계로 주입함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제 2 기판을 반전하기 전에 상기 제 2 기판을 세정하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로딩하는 공정은, 다음 합착 공정이 진행될 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 적어도 하나를 상기 상부 또는 하부 스테이지에 로딩하고 상기 합착된 기판을 언로딩함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 대기압 또는 단위면적당(㎠) 0.4 ~ 3.0Kg/㎠ 의 압력으로 벤트시킴을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착기 챔버를 벤트시키는 공정은, 상기 합착기 챔버내에 가스 또는 건조 공기를 주입하여 상기 챔버를 대기 상태로 하는 공정과,
    상기 합착기의 상부 스테이지를 상승 시키는 공정을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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