KR20050061861A - 액정표시소자의 회전형 건식세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시소자 세정장치는 세정대상물이 놓이며 대략 중심을 기준으로 회전하는 스테이지와, 상기 스테이지 상부에 설치되어, 상기 스테이지가 회전함에 따라 기판 전체를 스캔하는 헤드와, 상기 헤드와 연결되어 공기를 흡입하여 헤드를 통해 기판상에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입기로 구성된다.

Description

액정표시소자의 회전형 건식세정장치{SPIN DRY CREANNING APPARATUS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시소자의 세정장치에 관한 것으로, 특히 스테이지 또는 세정기 헤드를 회전시켜 좁은 공간에서도 기판의 효율적인 세정이 가능한 회전형 건식 세정장치에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

LCD는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;이하, TFT라 한다)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 화상을 표시하게 된다.

상기와 같은 구성의 액정표시소자는 수많은 공정을 거쳐 제작된다. 예를 들어, 박막트랜지스터와 같은 구동소자 어레이기판이 제작되는 구동소자 어레이기판 공정에서는 포토공정(photolithography process)을 거쳐 박막트랜지스터뿐만 아니라 게이트라인과 데이터라인 및 화소전극과 같은 많은 전극들이 형성된다. 따라서, 수많은 공정을 거치는 기판은 각 공정에서 필연적으로 발생하는 이물질에 의해 오염되는데, 이러한 이물질은 액정표시소자 불량의 매우 중요한 원인이 된다. 그러므로, 액정표시소자의 불량을 방지하기 위해서는 각 공정의 이전 또는 이후에 기판(또는 패널)을 세정하기 위한 세정공정이 필요하게 된다.

일반적으로 기판의 세정은 순수(純水)와 같은 액체를 이용한 습식세정과 공기를 이용한 건식세정으로 나눌 수 있다. 세정효과면에서는 물론 습식세정이 뛰어나지만, 세정후 건조 등과 같은 부가적인 공정이 필요하므로 전체적인 공정이 지연되어 제조효율이 저하되는 문제가 있었다. 반면에, 건식세정은 습식세정에 비해 세정효율은 떨어지지만 신속한 진행이 가능하게 되므로, 현재 액정표시소자 제조공정에서 많이 이용되고 있다. 비록 건식세정이 습식세정에 비해서는 세정효율이 떨어지지만, 건식세정에 의해서도 대부분의 이물질을 제거할 수 있기 때문에 액정표시소자의 불량을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 2(a) 및 도 2(b)는 액정표시소자의 세정공정에 사용되는 종래 건식세정장치를 나타내는 도면이다. 이때, 건식세정장치에 의해 세정되는 대상은 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 및 기판이 합착된 액정패널이 될 수도 있지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 구동소자 어레이기판과 같은 기판을 세정대상으로 설명한다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 종래 건식세정장치는 기판(3)이 놓여지는 복수의 핀(13)을 구비한 스테이지(10)와, 상기 스테이지(10) 상부에 설치되어 이물질을 흡입하는 헤드(17)와, 상기 헤드(17)와 연결되어 공기를 흡입하여 헤드(17)를 통해 이물질을 흡입하는 흡입기(15)와, 상기 흡입기(15)와 헤드(17) 사이에 설치되어 공기와 이물질을 유입하는 흡입관(18)으로 구성된다.

상기 헤드(17)는 스테이지(10)의 상부에 고정되어 있는 반면에, 상기 스테이지(10)는 일방향으로 왕복이동 가능하게 설치된다. 또한, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 헤드(17)는 세정 대상인 기판(3)의 폭 보다 길게 형성된다. 따라서, 헤드(17)가 기판의 일단부 상부에 위치한 상태에서 상기 스테이지(10), 즉 기판(3)이 이동하면 상기 헤드(17)가 일단에서 타단까지 기판(3)위를 스캔(scan)하게 되어(또는 왕복하여) 기판(3)상에 부유하는 이물질을 흡입하여 제거하는 것이다.

상기와 같이, 종래 세정장치에서는 헤드(17)가 고정되고 기판(3)이 놓이는 스테이지(10)가 이동하여 기판(3)에 부유하는 이물질을 흡입하게 되므로, 기판(3) 전체를 세정하기 위해서는(즉, 기판의 이동에 의해 헤드(17)가 기판 전체를 스캔하기 위해서는) 기판(3) 면적의 최소 2배의 공간이 필요하게 된다. 따라서, 액정표시소자 제조라인의 공간효율이 증가하게 되어 액정표시소자의 제조효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판이 놓이는 스테이지를 회전시켜 건식세정을 실행하여 세정장치의 공간을 최소화함으로써 제조비용을 절감하고 제조효율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자의 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 세정장치는 세정대상물이 놓이며 대략 중심을 기준으로 회전하는 스테이지와, 상기 스테이지 상부에 설치되어, 상기 스테이지가 회전함에 따라 기판 전체를 스캔하는 헤드와, 상기 헤드와 연결되어 공기를 흡입하여 헤드를 통해 기판상에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입기로 구성된다.

상기 헤드와 흡입기 사이에 설치되어 흡입되는 이물질을 필터링하는 여과기를 추가로 포함한다.

상기 헤드의 길이가 스테이지에 놓이는 기판의 대각선 길이 이상인 경우 상기 스테이지는 적어도 180°회전하며, 헤드의 길이가 스테이지에 놓이는 기판의 대각선 길이 1/2 이상인 경우에는 스테이지가 적어도 360°회전해야만 한다.

또한, 본 발명에서는 스테이지가 고정되고 헤드가 회전하여 세정을 진행할 수도 있다.

일반적으로 액정표시소자는 크게 하부기판에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판에 컬러필터층을 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동소자 어레이공정에 의해 하부기판상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(gate Line) 및 데이터라인(date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 상부기판에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판 및 하부기판에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판과 하부기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(pretilt angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판에 셀갭(cell gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 산포하고 상부기판의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 하부기판과 상부기판에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 하부기판과 상부기판은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).

세정공정은 도면에 도시된 각 공정마다 필요하게 된다. 특히, 셀공정의 경우, 유리기판을 절단 및 가공하기 때문에 이물질이 많이 발생하므로 세정공정이 필수적으로 필요하게 된다.

한편, 액정표시소자를 제작하는 공장에는 각 공정을 수행하기 위해 공정라인이 설치되어 있다. 또한, 각 공정라인에는 서브공정라인이 설치되어 있다. 따라서, 액정표시소자 제조공정에는 수많은 공정들이 연속 라인을 이루고 있기 때문에, 많은 공간이 필요하게 되는데, 이러한 공간은 곧바로 액정표시소자의 제조비용과 직결된다. 또한, 넓은 공간은 액정표시소자를 제작할 때 신속한 공정의 진행을 방해하므로 제조효율을 저하시키는 원인이 된다. 이러한 점을 감안하면, 더 적은 공간에서 공정을 진행하는 것이 비용의 관점 및 효율성의 관점에서 바람직할 것이다. 그러나, 상기 구동소자 어레이기판공정이나 컬러필터기판공정 및 셀공정에서 공정라인의 공간을 감소시키는데에는 한계가 있었다.

본 발명에서는 각각의 라인들 사이에 설치되는 세정공정라인의 공간을 최소화하여 전체 공정라인의 공간을 최소화한다. 이를 위해, 본 발명에서는 한정된 공간에서 헤드가 기판 전체를 스캐닝하여 기판을 세정하도록, 헤드를 고정시키고 기판을 회전시킨다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세정장치를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 세정장치를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 세정장치는 기판(103)이 놓이는 스테이지(110)와, 상기 스테이지(110) 상부에 기판(103)의 대각선 또는 한변 방향을 따라 설치되는 헤드(117)와, 연결관(118)을 통해 상기 헤드(117)와 연결되어 공기를 흡입함에 따라 헤드(117)를 통해 기판(103)에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입기(115)와, 상기 헤드(117)와 흡입기(115) 사이에 설치되어 공기와 함께 흡입되는 이물질을 필터링하는 여과기(120)로 구성된다.

헤드(117)의 길이는 기판(103)의 대각선 길이 이상으로 형성된다. 또한, 상기 헤드(117)의 중심은 스테이지(110)(즉, 기판(103))의 중심과 일치한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 스테이지(110)에는 구동모터가 설치되어 중심을 기준으로 상기 스테이지(110)가 회전된다. 이와 같은 스테이지(110)의 회전시, 헤드(117)의 중심은 스테이지(110)의 중심, 즉 회전축과 정렬되어 있기 때문에, 스테이지(110)가 180°회전함에 따라 상기 헤드(117)가 기판(103) 전체를 스캔하게 되어 세정이 이루어지는 것이다.

이와 같이, 스테이지(110)의 회전에 의해 헤드(117)가 기판(103) 전체를 스캔하므로, 본 발명에서는 건식세정장치는 스테이지(110)의 회전공간 이외의 공간을 필요로 하지 않는다. 한편, 상기 회전공간의 면적(S)은 수학식 1과 같이 되므로, 종래 건식세정장치의 면적에 비해 훨씬 적어진다.

한편, 상기 흡입기(115)에는 진공펌프가 구비되고, 상기 헤드(117)는 내부가 비어 있기 때문에, 상기 흡입기(115)가 작동하여 약한 진공상태를 만들면 기판(103)에 부유하는 이물질이 상기 흡입기(115)의 하면에 형성된 흡입구를 통해 여과기(120)로 흡입된다. 이때, 상기 스테이지(110)가 회전하여 헤드(117)가 상기 기판(103)의 표면 전체를 스캔하므로, 흡입기(115)의 진공흡입에 의해 기판(103) 전체에 부유하는 이물질을 제거할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 흡입기(115)의 진공상태를 이용하여 기판(103)상에 부유하는 이물질을 헤드(117)를 통해 흡입함으로써 기판(103)을 건식세정한다.

또한, 본 발명에서는 헤드(117)에 송풍 및 흡입의 기능을 부가하여 이물질의 흡입 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 헤드(117)가 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시되어 있다. 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 헤드(117)의 하면의 중앙에는 하나의 흡입구(133)가 형성되어 있고 그 양측에 2개의 송풍구(131a,131b)가 형성되어 있다. 상기 송풍구(131a,131b)는 흡입기(115)로부터 공기가 공급되어 기판(103) 상에 공기를 송풍하는 반면에 흡입구(133)는 공기를 흡입한다. 송풍구(131a,131b)를 통해 공급된 공기에 의해 기판(103)에 흡착되어 있던 이물질이 부유하게 되며, 이 부유한 이물질이 흡입구(133)를 통해 흡입되는 것이다. 따라서, 흡입구만이 형성되어 있던 경우에 비해, 기판(103)에 흡착되어 있던 이물질까지 효과적으로 제거할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기와 같이 헤드(117)가 송풍구(131a,131b) 및 흡입구(133)을 구비하는 경우, 상기 헤드(117)에 연결되는 흡입기(115)의 구조도 달라진다. 즉, 상기 흡입기(115)에는 진공펌프에 의해 진공상태를 유지하여 공기를 흡입하는 진공부와 팬과 같은 송풍수단에 의해 공기를 기판(103)으로 송풍하는 송풍부로 이루어지며, 또한 연결관(118)의 구조도 헤드(117) 및 흡입기(115)의 구조와 마찬가지로 공기를 흡입하는 흡입관과 공기를 송풍하는 송풍관으로 이루어질 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 기판이 놓여지는 스테이지(110)가 회전함에 따라 상기 기판 위에 설치된 헤드(117)를 통해 기판(103)상에 부유하는 이물질이 흡입, 제거된다. 이때, 상기 헤드(117)의 길이는 세정될 기판(103)의 대각선의 길이 이상으로 형성되므로, 기판(103)의 회전에 의해 전체 기판(103)을 세정할 수 있게 된다.

한편, 상기 헤드(117)의 길이는 세정될 기판(103)의 대각선 길이 이하로도 형성할 수 있다. 그러나, 헤드(117)의 길이는 기판(103)의 대각선 길이의 1/2 이상으로 형성되야만 한다. 이 경우, 헤드(117)의 일측을 스테이지(110)의 중심에 고정시킨 상태에서(물론, 흡입기를 작동시키고 있는 상태에서) 상기 스테이지(110)를 360°회전시키면, 헤드(117)가 기판(103) 전체를 스캔하므로 기판(103) 전체에 흡착된 이물질을 제거할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 기판(103)이 놓이는 스테이지(110)가 고정되는 대신에 흡입기(117)가 스테이지(110)와 정렬된 중심을 기준으로 회전할 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 흡입기(117)에는 구동모터가 설치되어, 상기 구동모터가 구동함에 따라 상기 흡입기(117)가 회전하여 기판(103) 전체에 부유하는 이물질을 제거할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 기판이 놓이는 스테이지가 회전하여 스테이지 상부에 설치된 헤드가 기판 전체를 스캔하여 기판상에 부유하는 이물질이 상기 헤드를 통해 제거된다. 이와 같은 스테이지의 회전은 스테이지가 차지하는 공간(면적) 이외의 공간을 필요로 하지 않기 때문에, 세정장치의 공간을 대폭 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 공간에 의한 비용증가를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제조효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.

도 2는 종래 건식세정장치를 나타내는 도면.

도 3은 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 건식세정장치를 나타내는 도면.

도 5(a)는 본 발명에 따른 건식세정장치의 헤드의 구조를 나타내는 사시도.

도 5(b)는 본 발명에 따른 세정장치의 헤드의 배면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

103 : 기판 110 : 스테이지

115 : 흡입기 117 : 헤드

118 : 연결관 120 : 여과기

Claims (14)

1. 세정대상물이 놓이며 대략 중심을 기준으로 회전하는 스테이지;

   상기 스테이지 상부에 설치되어, 상기 스테이지가 회전함에 따라 기판 전체를 스캔하는 헤드; 및

   상기 헤드와 연결되어 공기를 흡입하여 헤드를 통해 기판상에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입기로 구성된 세정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤드는 하부에 형성되어 기판상에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 흡입기는 진공펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 헤드와 흡입기 사이에 설치된 흡입관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 헤드는,

   하면에 형성되어 기판상에 공기를 공급하는 적어도 하나의 송풍구; 및

   하면에 형성되어 공기와 이물질을 흡입하는 적어도 하나의 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 흡입기는,

   공기를 공급하는 송풍부; 및

   진공상태를 만들어 공기를 흡입하는 진공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 헤드와 흡입기 사이에 설치된 적어도 하나의 송풍관; 및

   상기 헤드와 흡입기 사이에 설치된 적어도 하나의 흡입관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 헤드와 흡입기 사이에 설치되어 흡입되는 이물질을 필터링하는 여과기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 헤드의 길이는 스테이지에 놓이는 기판의 대각선 길이 이상인 것을 특징으로 하는 세정장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 스테이지는 적어도 180°회전하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 헤드의 길이는 스테이지에 놓이는 기판의 대각선 길이 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 세정장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 스테이지는 적어도 360°회전하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 세정대상물은 기판 또는 액정패널인 것을 특징으로 하는 세정장치.
14. 기판이 놓이는 스테이지;

    상기 스테이지 상부에 설치되어 회전하여 기판 전체를 스캔하는 헤드; 및

    상기 헤드와 연결되어 공기를 흡입하여 헤드를 통해 기판상에 부유하는 이물질을 흡입하는 흡입기로 구성된 세정장치.