KR20050064140A - 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자 제조용 합착 장치에 관한 것으로, 특히, 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정 적하 방식을 적용한 액정표시소자 제조 공정용 기판 합착 장치에서 합착할 상하 기판을 로딩하는 2개의 핸드와 합착된 기판을 언로딩하는 1개의 핸드를 각각 구비하여 합착할 기판을 로딩하는 적어도 하나의 핸드와 합착된 기판을 언로딩하는 핸드가 동시에 동작하도록 하여 틱트 타임을 감축시키기 위한 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 및 로딩/언로딩 방법에 관한 것이다.

Description

액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치{Loading/unloading device of bonding apparatus for liquid crystal display device and method for loading/unloading substrate}

본 발명은 액정표시소자 제조용 합착 장치에 관한 것으로, 특히, 대면적의 액정표시소자에 유리한 액정 적하 방식을 적용한 액정표시소자 제조 공정용 기판 합착 장치에서 합착할 상하 기판을 로딩하는 2개의 핸드와 합착된 기판을 언로딩하는 1개의 핸드를 각각 구비하여 합착할 기판을 로딩하는 적어도 하나의 핸드와 합착된 기판을 언로딩하는 핸드가 동시에 동작하도록 하여 틱트 타임을 감축시키기 위한 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 및 로딩/언로딩 방법에 관한 것이다.

최근, LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 평판 표시 장치가 연구되어 왔으며, 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 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 형성된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 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 갖도록 시일재(sealant)에 의해 합착되고 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 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되고, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

따라서, 최근에는 액정을 적하하는 방법을 이용한 액정표시장치의 제조 방법이 연구되고 있다.

즉, 일본국 특허 출원 평11-089612 및 특허 출원 평 11-172903호 공보에는 어느 하나의 기판에 액정을 적하하고 시일재를 도포한 후, 다른 하나의 기판을 상기 액정 및 시일재가 형성된 기판상에 위치시켜 진공 중에서 접합하는 액정 적화 방식 등을 제시하였다.

상기한 액정 적화 방식은 액정 주입 방식에 비해 많은 공정(예컨대, 액정 주입구 형성, 액정 주입, 액정 주입구의 밀봉 등을 위한 각각의 공정)을 생략할 수 있음에 따라 공정을 단순화 시키는 장점을 가지고 있다.

종래 액정 적화 방식을 이용한 액정표시소자의 기판 합착 장치 및 이를 이용한 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 2는 종래의 액정 적화 방식을 적용한 기판의 합착 장치를 나타내고 있다.

즉, 종래의 액정표시소자의 기판 합착 장치는 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)을 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 밀봉제의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(40)로 구성되며, 상기 스테이지 이동수단은 상기 상부 스테이지를 상부 혹은, 하부로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(50)로 구성된다.

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

우선, 하부 챔버 유닛(32)의 하부 스테이지(22)에 제 1 기판(51)을 위치시키고 챔버 이동수단(40)을 구동하여 상기 하부 챔버 유닛(32)을 상부 스테이지(21) 하측으로 이동시킨다. 그리고, 상기 스테이지 이동수단( 구동모터(50))의 구동에 의해 상기 상부 스테이지(21)가 하강하여 상기 하부 스테이지(22)에 위치된 제 1 기판을 진공 흡착하여 상부 스테이지가 원위치 된다.

다시, 상기 하부 챔버 유닛(32)은 상기 챔버 이동수단(40)에 의해 기판을 로딩하기 위한 위치로 이동되고, 상기 하부 챔버 유닛(32)의 하부 스테이지(22)에 제 2 기판이 로딩된다. 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(S1) 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(S2) 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 제 1 기판(51)을 하부 스테이지(22)에 부착 고정된 제 2 기판(52)에 밀착됨과 더불어 계속적인 가압을 통한 각 기판간 합착을 수행함으로써 액정표시소자의 제조가 완료된다.

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

첫째, 종래의 기판 합착 장치는 박막트랜지스터가 형성된 기판 및 칼라 필터층이 형성된 기판에 별도의 밀봉제 도포나 액정 적하 그리고, 상기한 기판간의 합착이 동일 장비에서 수행되도록 구성되기 때문에 전체적인 기판 합착용 기기의 크기가 커질 수 밖에 없었던 문제점이 있다.

특히, 최근 요구되고 있는 대형 액정표시소자를 위한 생산하고자 할 경우 상기한 기판 합착 장치의 크기가 더욱 커질 수밖에 없었다.

둘째, 전체적인 기판 합착 장치의 크기가 크기 때문에 그 설치 공간 상의 불리함이 발생되고, 여타 공정을 수행하는 각종 장치와의 배치에 따른 어려움 역시 발생되는 등 액정표시소자의 제조 공정을 위한 레이 아웃(lay-out)의 설계가 곤란하다는 문제점이 있다.

셋째, 전술한 바와 같이 하나의 장비를 이용하여 다수의 공정을 수행함에 따라 단 하나의 액정표시소자를 제조하는데 소요되는 시간이 상당히 오래 걸렸기 때문에 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, 시일재를 도포하는데 소요되는 시간 그리고, 각 기판간 합착을 하는데 소요되는 시간이 모두 포함되기 때문에 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 구성이 최대한 정밀하게 이루어져야만 하는 곤란함이 있다.

다섯째, 하부 챔버 유닛의 수평 이동에 의해 각 기판간 합착 공정시 그 정렬을 위한 과정이 상당히 어려웠으며, 전체적인 구조 역시 복잡하게 이루어진 문제점을 가진다. 이에 전체적인 공정 진행상의 소요 시간이 증가될 수밖에 없다.

즉, 하부 챔버 유닛이 하부 스테이지에 고정된 기판에 액정을 적화하거나 시일재의 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 정밀하지 못하다는 문제점이 있었다.

본 출원인은 이와 같은 종래의 많은 문제점을 해결하기 위하여, 장치의 크기를 전체적인 단순화시켜 레이아웃에 최적화가 될 수 있도록 구성하고, 대형 액정표시소자의 제조 공정에 적합하며, 기판간의 원활한 정렬이 가능하도록 하고, 하나의 액정표시소자 패널을 제조하는데 소요되는 시간을 단축시켜 여타 공정의 원활한 진행이 가능하도록 한 액정표시소자 제조용 합착 장치를 기 출원한 바 있다(대한민국 특허출원 10-2002-0006640호 및 10-2002-0009614호 참조).

도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-0006640)를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 출원인에 의해 기 출원된 합착 장치를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 5는 종래의 합착 장치에 기판을 로딩/언로딩하는 로딩/언로딩 장치의 개략적 구성도이다.

즉, 액정표시소자의 합착 장치는, 합착기 챔버(110)와, 스테이지부와, 스테이지 이동 장치와, 진공 장치, 벤트 장치, 로딩/언로딩 장치(70), 그리고 리프팅 수단(400)를 포함하여 구성된다.

상기 합착기 챔버(110)는 그 내부가 선택적으로 진공 상태 혹은, 대기압 상태를 이루면서 각 기판 간 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 합착기 챔버(110)에는, 그 둘레면 일측에 진공 장치로부터 전달된 공기 흡입력을 전달받아 그 내부 공간에 존재하는 공기가 배출되는 공기 배출관(112)이 연결됨과 더불어 그 외부로부터 공기 혹은, 여타의 가스(N₂) 유입이 이루어져 상기 합착기 챔버(110) 내부를 대기 상태로 유지하기 위한 벤트(Vent)관(113)이 연결되어 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.

그리고, 상기 스테이지부는 상기 합착기 챔버(110) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되며, 상기 로딩/언로딩 장치(70)를 통해 상기 합착기 챔버(110) 내부로 반입된 각 기판(80, 90)을 상기 합착기 챔버(110) 내의 해당 작업 위치에 고정시키는 역할을 수행하는 상부 스테이지(121) 및 하부 스테이지(122)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 및 하부 스테이지(121, 122)에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(ESC;Electric Static Chuck)(121a, 122a)이 요입 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(121b)이 형성된다.

상기와 같은 정전척(121a, 122a)은 복수개의 평판 전극 쌍으로 이루어지며 각 쌍의 평판 전극에는 서로 다른 극성의 직류 전원이 각각 인가되어 각 기판의 정전 부착이 가능하도록 구비된다.

또한, 상기한 상부 스테이지(121)의 구성에서 진공 홀(121b)은 상기 상부 스테이지(121)의 저면에 장착된 각 정전척(121a)의 둘레부위를 따라 다수 형성하여 배치되며, 이 각각의 진공 홀(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 형성된다.

상기 하부 스테이지(122)의 상면에는 정전력을 제공하여 기판의 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 정전척(122a)이 장착됨과 더불어 진공력을 전달받아 기판의 흡착 고정이 가능하도록 최소 하나 이상의 진공 홀(도시는 생략함)이 형성된다.

상기 스테이지 이동장치는 상부 스테이지(121)를 선택적으로 상하 이동시키도록 구동하는 이동축(131)을 가지고, 하부 스테이지(122)를 선택적으로 좌우 회전시키도록 구동하는 회전축(132)을 가지며, 합착기 챔버(110)의 내측 또는 외측에 상기 각 스테이지(121,122)와 축결합된 상태로 상기한 각각의 축을 선택적으로 구동하기 위한 구동 모터(133,134)가 구성된다.

상기 진공 장치는 상기 합착기 챔버(110)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 합착기 챔버(110)의 공기 배출관(112)과 연통하도록 형성된다.

상기 리프팅 수단(400)은, 도 4와 같이, 상기 하부 스테이지(122)에 적어도 하나의 수용부(122d)가 구비되고, 상기 수용부(122d)의 내부에 선택적으로 수용되며 기판을 선택적으로 받쳐주는 반침부(401a)와 상기 하부 스테이지(122)의 하측으로부터 상기 수용부(122d)를 관통하여 상기 받침부(401a)를 선택적으로 상하 이동시키는 승각축(402)과, 상기 승강축(402)이 승강하도록 구동하는 구동부(403)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 로딩/언로딩 장치(70)는 상기한 합착기 챔버(110) 및 상기 합착기 챔버(110) 내부에 구비되는 각종 구성부분과는 별도의 장치로써 상기 합착기 챔버(110)의 외측에 구축되어, 액정이 적하된 제 1 기판(80) 또는, 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 각각 전달받아 상기 합착 장치의 합착기 챔버(110) 내부에 선택적으로 반입 혹은, 반출하는 역할을 수행한다.

이 때, 상기와 같은 로딩/언로딩 장치(70)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 상기 챔버(110)내로 로딩하기 위한 제 1 핸드(71)와, 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 상기 챔버(110)로 로딩하고 합착된 기판을 합착기 챔버(110)로부터 반출(언로딩)하기 위한 제 2 핸드(72)를 포함하여 구성되며, 제 1, 제 2 기판(80, 90)이 상기 제 1, 제 2 핸드(71, 72)에 얹혀진 상태로써 합착기 챔버(110) 내부로 반송되기 전의 대기 상태에서는 상기 제 1 핸드(71)가 제 2 핸드(72)에 비해 상측에 위치되도록 구성된다.

이는, 상기 제 1 핸드(71)에 얹혀지는 제 1 기판(80)이 그 상면에 액정이 적하된 상태임과 더불어 제 2 핸드(72)에 얹혀지는 제 2 기판(90)은 시일재가 도포된 면이 하면에 위치됨을 고려할 때 만일, 상기 제 2 핸드(72)가 제 1 핸드(71)에 비해 상측에 위치될 경우 상기 제 2 핸드(72)의 움직임에 따라 발생되어 비산될 수 있는 각종 이 물질이 상기 제 1 핸드(71)에 얹혀있는 제 1 기판(80)의 액정에 낙하되어 그 손실을 유발할 수 있는 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 상기 제 1 핸드(71)를 제 2 핸드(72)의 상측에 위치되도록 구성하는 것이다.

또한, 상기 로딩/언로딩 장치(70)에 의해 진공 챔버(110) 내부로 반입되어 각 스테이지(121,122)에 로딩된 각 기판(80, 90)간의 정렬 상태를 확인하기 위한 얼라인 장치(60)가 설치된다.

이와 같이 구성된 합착 장치를 이용한 액정표시소자 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 박막트랜지스터 어레이가 형성된 후 액정이 적하된 제 1 기판(80)과, 칼라 필터 어레이가 형성된 후 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 준비한다.

그리고, 도 3의 점선 부분에 따른 상태와 같이, 상기 로딩/언로딩 장치(70)는 제 1 핸드(71)에 상기 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 대기시키고 제 2 핸드(72)에 상기 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 대기시킨다.

이 상태에서 진공 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면 상기 로딩/언로딩 장치(70)는 제 2 핸드(72)를 제어하여 상기 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 상기 개방된 유출구(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 상측 공간에 설치된 상부 스테이지(121)에 반입시켜 상기 상부 스테이지(121)가 상기 제 2 기판(90)을 진공 흡착하도록 한 후 상기 제 2 핸드(72)가 반출된다.

그리고, 만약 바로 이전에 합착 공정이 진행되어 하부 스테이지에 합착된 기판이 존재한다면, 상기 제 2 기판(90)을 반입하였던 제 2 핸드(72)가 재 반입되어 상기 하부 스테이지에 존재하는 합착된 기판을 언로딩 시킨다. 즉, 리프팅 수단(400)이 상승하여 상기 하부 스테이지(122)위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지(122)로부터 탈거함과 더불어 계속적으로 상향 이동하여 상기 하부 스테이지(122)의 상측 공간에 합착된 기판을 위치시킨다. 그리고, 상기 제 2 핸드(72)가 재 반입하여 상기 합착된 기판 아래에 위치되고 상기 리프팅 수단이 하강하여 상기 합착된 기판이 상기 제 2 핸드(72)위에 얻혀지도록 하고, 상기 제 2 핸드(72)가 반출되어 합착된 기판을 언로딩한다.

그 후, 상기 제 1 핸드(71)를 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 상기 진공 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)에 반입시켜 상기 하부 스테이지(122)가 상기 제 1 기판(80)을 진공 흡착하도록 한다.

상기한 과정을 통해, 각 기판(80, 90)의 로딩이 완료되면 상기 로딩/언로딩 장치(70)를 구성하는 각 핸드(31, 32)가 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 상기 진공 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 상기 흡입 펌프(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 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(80,90)을 정전 흡착하게 된다.

이 상태에서 상기 스테이지 이동장치는, 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(60)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(80,90)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 상부 스테이지(121)에 부착된 제 2 기판(90)을 하부 스테이지(122)에 부착된 제 1 기판(80)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 일차적인 합착을 수행하게 된다.

이 때, 상기 일차적인 합착이라 함은 상기한 각 스테이지(121,122) 이동에 의한 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, 상기 상부 스테이지(121)의 정전 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(121)를 합착된 기판(80, 90)으로부터 분리시킨다. 그리고, 상기 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, 상기 로딩/언로딩 장치(70)에 의한 상기 합착된 기판의 언로딩이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다.

그러나, 상기 본 출원인에 의해 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치는 2개의 핸드(제 1 핸드와 제 2 핸드)가 구비되어 제 1 핸드는 액정이 적하된 기판을 합착 장치에 로딩하기 위한 것이고, 제 2 핸드는 액정이 적하되지 않은 기판을 합착 장치에 로딩함과 함께 합착된 기판을 합착 장치로부터 언로딩하기 위한 것이다.

따라서, 제 2 핸드가 합착할 기판을 합착 장치내에 로딩 하고 반출된 후, 재 반입되어 합착된 기판을 언로딩하기 때문에 공정 시간(tact time)이 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정표시소자 제조용합착 장치의 로딩/언로딩 장치를 3개의 핸드(제 1, 제 2, 제 3 핸드)를 구비하도록 하고, 제 1 핸드는 액정이 적하된 기판을 합착 장치에 로딩하는 기능을 하고 제 2 핸드는 액정이 적하되지 않은 기판을 로딩하는 기능을 하도록 하며 제 3 핸드는 합착된 기판을 합착 장치로부터 언로딩하는 기능을 하도록 함과 동시에, 상기 제 2 핸드의 로딩 동작과 상기 제 3 핸드의 언로딩 동작이 동시에 이루어지도록 제어하므로 공정 시간(tact time)을 단축할 수 있는 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 및 로딩/언로딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치는, 액정이 적하된 제 1 기판을 로딩하기 위한 제 1 핸드와, 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 로딩하기 위한 제 2 핸드와, 합착된 기판을 언로딩한기 위한 제 3 핸드를 구비함에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 로딩/언로딩 장치는, 대기 시, 상기 제 1 핸드가 최상측에 위치하고 제 3 핸드가 최하측에 위치하며, 상기 제 2 핸드가 상기 제 1 핸드와 제 3 핸드 사이에 위치함에 특징이 있다.

상기 제 2 핸드와 제 3 핸드는 연동됨에 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판 로딩/언로딩 방법은, 진공 챔버내에 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와 합착된 기판을 승강시키기 위해 상기 하부 스테이지에 설치된 리프팅 수단을 구비한 합착 장치와, 제 1, 제 2, 제 3 핸드를 구비한 로딩/언로딩 장치의 로딩/언로딩 방법에 있어서, 상기 제 1 핸드에 상기 액정이 적하된 제 1 기판을 대기시키고 제 2 핸드에 상기 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 대기시키는 단계와, 상기 리프팅 수단에 의해 상기 하부 스테이지위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 탈거하여 상기 하부 스테이지의 상측 공간에 위치시키는 단계와, 상기 제 2 핸드는 상기 상부 스테이지 하부에 위치되고 상기 제 3 핸드는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 상기 제 2, 제 3 핸드를 상기 진공 챔버내에 반입하는 단계와, 상기 상부 스테이지가 하강하여 상기 제 2 기판을 진공 흡착한 후 상승하고, 동시에 상기 리프팅 수단이 하강하여 상기 합착된 기판을 상기 제 3 핸드위에 위치시키는 단계와, 상기 제 2, 제 3 핸드가 진공 챔버로부터 반출되는 단계와, 상기 제 1 핸드가 제 1 기판을 상기 진공 챔버내의 상기 하부 스테이지에 반입시켜 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판을 진공 흡착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판 로딩/언로딩 방법은, 베이스 프레임에 장착되는 하부 챔버 유닛 및 상기 베이스 프레임으로부터 자유로운 상태로 상기 하부 챔버 유닛의 상측에 위치되는 상부 챔버 유닛과, 상기 각 챔버 유닛의 내측 공간에 각각 구비되어 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 합착된 기판을 승강시키기 위해 상기 하부 스테이지에 설치된 리프트 핀을 구비한 합착 장치와; 제 1, 제 2, 제 3 핸드를 구비한 로딩/언로딩 장치의 로딩/언로딩 방법에 있어서, 상기 제 1 핸드에 상기 액정이 적하된 제 1 기판을 대기시키고 제 2 핸드에 상기 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 대기시키는 단계와, 상기 리프트 핀에 의해 상기 하부 스테이지위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 탈거하여 상기 하부 스테이지의 상측 공간에 위치시키는 단계와, 상기 제 2 핸드는 상기 상부 스테이지 하부에 위치되고 상기 제 3 핸드는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 상기 제 2, 제 3 핸드를 상기 상부 챔버 유닛 및 하부 챔버 유닛 사이에 반입하는 단계와, 상기 상부 스테이지가 하강하여 상기 제 2 기판을 진공 흡착한 후 상승하고, 동시에 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 합착된 기판을 상기 제 3 핸드위에 위치시키는 단계와, 상기 제 2, 제 3 핸드가 반출되는 단계와, 상기 제 1 핸드가 제 1 기판을 상기 상하부 챔버 유닛 사이에 반입되어 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판을 진공 흡착하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 합착 장치의 로딩/언로딩 장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 합착 장치의 로딩/언로딩 장치는, 도 6에 도시한 바와 같이, 3개의 핸드 즉, 제 1 핸드(71), 제 2 핸드(72) 및 제 3 핸드(73)를 구비한다.

그리고, 대기 상태에서는, 상기 제 1 핸드(71)에는 액정이 적하된 제 1 기판(80)이 위치되고, 제 2 핸드(72)에는 액정이 적하되지 않은(시일재가 도포된) 제 2 기판(90)이 위치되며, 상기 제 3 핸드(73)에는 어떤 기판도 위치되지 않는다. 또한, 상기 제 1 핸드(71)가 최상측에 위치하고 제 3 핸드(73)가 최하측에 위치하며, 상기 제 2 핸드(72)가 상기 제 1 핸드(71)와 제 3 핸드(73) 사이에 위치한다.

그리고, 상기 제 2 핸드(72)와 제 3 핸드(73)는 연동 되도록 구성된다.

이와 같은 합착 장치의 로딩/언로딩 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치는 도 3 및 도 4와 같은 구성을 갖는 합착 장치에 기판을 로딩/언로딩할 수 있고, 본 출원인에 의해 기출원된, 진공 챔버가 별도로 형성되지 않고 상부 챔버 유닛과 하부 챔버 유닛을 포함하여 구성되어 상하부 챔버 유닛이 접촉될 때 진공 챔버가 만들어지는 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-071227호 참조)에 적용될 수 있다.

따라서, 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치를 계략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-071227호 참조)의 최초 상태를 나타낸 구성도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 합착 장치의 각 스테이지 내부 구조에 대한 상세 구성도이다.

본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치는, 크게 베이스 프레임(100)과, 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)과, 챔버 이동 수단(310,320,330,340,350)과, 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)와, 밀봉수단과, 한 쌍의 저진공 챔버 유닛(410,420)과, 얼라인 수단(510,520,530,540)과, 진공 펌핑 수단(610)과, 서포트 수단(710.720)과, 광경화 수단을 포함하여 구성됨이 제시된다.

상기에서 본 발명의 합착 장치를 구성하는 베이스 프레임(100)은 지면에 고정된 상태로 상기 합착 장치의 외관을 형성하며, 여타의 각 구성을 지지하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 상부 챔버 유닛(210) 및 하부 챔버 유닛(220)은 상기 베이스 프레임(100)의 상단 및 하단에 각각 장착되고, 상호 결합 가능하게 동작된다.

상기 상부 챔버 유닛(210)은 외부 환경에 노출되는 상부 베이스(211)와, 상기 상부 베이스(211)의 저면에 밀착 고정되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 상부 챔버 플레이트(212)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 상부 챔버 플레이트(212)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 상부 스테이지(230)가 구비되며, 상기 상부 스테이지(230)는 상기 상부 챔버 유닛(210)과 연동되도록 장착된다.

또한, 상기 상부 챔버 유닛(210)을 구성하는 상부 베이스(211)와 상부 챔버 플레이트(212) 사이에는 제 1 씨일 부재(213)가 구비되어 상기 상부 챔버 플레이트(212)의 내측 공간과 외측 공간 간이 차단된다.

이와 함께, 상기 하부 챔버 유닛(220)은 베이스 프레임(100)에 고정된 하부 베이스(221)와, 상기 하부 베이스(221)의 상면에 전후 및 좌우 방향으로의 이동이 가능하게 장착되고, 그 내부는 임의의 공간을 가지는 사각테의 형상으로 이루어진 하부 챔버 플레이트(222)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)에 형성되는 임의의 공간 내부에는 하부 스테이지(240)가 구비되며, 상기 하부 스테이지(240)는 상기 하부 베이스(221)의 상면에 고정된다.

물론, 상기 하부 챔버 유닛(220)은, 베이스 프레임(100)과 하부 베이스(221) 사이에 상호간의 안정적인 고정을 위한 고정 플레이트(223)가 더 구비된다.

또한, 상기 하부 챔버 유닛(220)을 구성하는 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 제 2 씨일 부재(224)가 구비되어 상기 제 2 씨일 부재(224)를 기준으로 하부 챔버 플레이트(222) 내측의 하부 스테이지(240)가 구비되는 공간과 그 외곽측의 공간 간이 차단된다.

이와 함께, 상기 하부 베이스(221)와 하부 챔버 플레이트(222) 사이에는 적어도 하나 이상의 서포트부(225)가 구비되어 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 소정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있도록 지지한다.

이 때, 상기 서포트부(225)는 그 일단이 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 저면에 고정되고, 그 타단은 하부 베이스(221)의 저면에 고정된 부위로부터 수평 방향으로의 자유로운 유동이 가능하도록 장착된다. 이러한 서포트부(225)는 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 상기 하부 베이스(221)로부터 자유롭게 함으로써 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 전후 및 좌우 이동이 가능하도록 한다.

상기에서 제 1 씨일 부재(213) 및 제 2 씨일 부재(224)는 가스켓이나 오링 등과 같은 밀봉을 위한 재질로 형성된다.

상기 챔버 이동 수단은 베이스 프레임(100)에 고정된 구동 모터(310)와, 상기 구동 모터(310)에 축결합된 구동축(320)과, 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 세워진 상태로써 상기 구동축(320)으로부터 구동력을 전달받도록 연결된 연결축(330)과, 상기 구동축(320)과 상기 연결축(330)을 연결하는 연결부(340) 그리고, 상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 구동 모터(310)는 베이스 프레임(100)의 내측 저부에 위치되어 지면과 수평한 방향으로 그 축이 돌출된 양축모터로 구성된다.

또한, 상기 구동축(320)은 상기 구동 모터(310)의 두 축에 대하여 수평한 방향으로 구동력을 전달하도록 각각 연결되며, 상기 연결축(330)은 상기 구동축(320)에 대하여 수직한 방향으로 구동력을 전달하도록 연결된다.

상기 연결축(330)의 끝단에 장착된 쟈키부(350)는 상부 챔버 유닛(210)과 접촉된 상태에서 상기 연결축(330)의 회전 방향에 따라 상향 혹은, 하향 이동되면서 상기 상부 챔버 유닛(210)을 이동시키는 역할을 수행하며, 통상의 너트 하우징과 같은 구성을 이룬다. 또한, 상기 연결부(340)는 수평 방향으로 전달되는 구동축(320)의 회전력을 수직 방향을 향하여 연결된 연결축(330)으로 전달할 수 있도록 베벨 기어로 구성된다.

그리고, 상기 각 스테이지(230,240)는 각 챔버 유닛(210,220)에 고정되는 고정 플레이트(231,241)와, 각 기판이 고정되는 흡착 플레이트(232,242) 그리고, 상기 각 고정 프레이트(231,241)와 흡착 플레이트(232,242) 사이에 구비된 다수의 고정 블럭(233,243)을 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 각 흡착 플레이트(232,242)는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC:Electro Static Chuck)이 포함되고, 도 7의 "A" 및 "B" 부분을 상세하게 나타낸 도 8a 및 8b에 도시한 바와 같이, 진공 흡입력을 전달하는 다수의 진공홀(232a, 242a)이 형성되며, 상기 각각의 진공홀(232a, 242a)은 각 스테이지(230, 240) 마다 형성된 진공 관로(271, 272)를 따라 연통된다.

그리고, 상기 밀봉수단은 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 상면을 따라 임의의 높이로 돌출되도록 장착된 제 3 씨일 부재(O-ring)(250)로 구성되며, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 통상의 고무 재질로 형성된다.

이 때, 상기 제 3 씨일 부재(250)는 상기 상부 및 하부 챔버 유닛(210,220)이 서로 결합될 경우 그 내부 공간의 각 스테이지(230, 240)에 고정된 한 쌍의 기판이 서로 밀착되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성된다. 물론, 상기 제 3 씨일 부재(250)가 압축될 경우 상기 한 쌍의 기판이 서로 밀착될 수 있을 정도의 두께를 가지도록 형성됨은 당연하다.

그리고, 상기 각 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 내부는 진공 상태를 이루는 공간을 가지도록 형성되어 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상면 및 하부 챔버 유닛(220)의 저면에 각각의 일면이 밀착된다.

이 때, 상기 각각의 저진공 챔버 유닛(410,420)은 그 중앙 부위로 갈수록 점차 내부 공간이 커지도록 형성된다.

그리고, 상기 얼라인 수단은 각 스테이지(230,240)에 고정되는 각 기판 간의 위치 정렬을 위해 사용되며, 하부 스테이지(240)의 위치 변동은 이루어지지 않도록 하되, 하부 챔버 유닛(220)을 이동시켜 상부 스테이지(230)의 위치 변동을 수행함으로써 각 기판 간의 위치 정렬이 수행되도록 하는 것이다.

상기와 같은 얼라인 수단은 다수의 리니어 액츄에이터(510)와, 다수의 얼라인 카메라(520)와, 다수의 캠(530)과, 다수의 복원 수단(도면에는 도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.

상기 각 리니어 액츄에이터(510)는 상부 챔버 유닛(210)의 둘레를 따라 장착되며, 이동축(511)을 하향 이동시켜 상기 이동축(511)이 하부 챔버 유닛(220)의 하부 챔버 플레이트(222)의 수용홈(222a)에 수용되도록 동작한다.

이와 함께, 상기 리니어 액츄에이터(510)는 하부 스테이지(240)의 기울어진 정도와 동일하게 상부 스테이지(230)가 기울어지도록 보정하여 각 스테이지(230,240)의 작업면이 서로 수평을 이루도록 한다.

또한, 상기 각 얼라인 카메라(520)는 상부 챔버 유닛(210) 혹은, 하부 챔버 유닛(220)을 관통하여 각 스테이지(230,240)에 고정될 기판(도면에는 도시되지 않음)의 얼라인 마크(도시는 생략함)를 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 둘 이상이 상기 상부 스테이지(230) 및 하부 스테이지(240)에 고정될 각 기판의 적어도 대각된 두 모서리를 관측하도록 위치된다.

그리고, 상기 진공 펌핑 수단(610)은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)에 구비되며, 각 챔버 유닛(210,220)의 내측 공간을 진공시키는 역할을 수행한다.

상기 서포트 수단(700)은 상기 하부 스테이지(240)를 관통하여 상향 돌출되도록 구성되어 상기 하부 스테이지(240)로 로딩되는 기판을 안착하는 역할 및 상기 하부 스테이지(240)에 안착된 합착 기판을 언로딩 하기 위한 역할을 수행한다.

물론, 상기 기판의 로딩이 이루어지지 않을 경우 상기 서포트 수단(700)의 상면은 상기 하부 스테이지(240)의 상면에 비해 낮게 위치된다.

그리고, 상기 광경화 수단은 적어도 어느 한 챔버 유닛(210,220)을 관통하여 장착되며, 각 스테이지(230,240)에 고정되는 기판의 시일재 도포 영역을 임시 경화하는 역할을 수행한다.

이러한, 광경화 수단은 UV 조사를 수행하는 UV 조사부(800)로 구성된다.

또한, 하부 챔버 유닛의 하부 챔버 플레이트(222) 표면에 각 챔버 유닛(210,220)간 간격 확인을 위한 간격 확인 센서(920)를 더 구비하여 각 기판간의 합착 공정이 진행되는 도중 상부 챔버 유닛(210)의 이동에 대한 오류를 미연에 확인할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치를 이용하여, 전술한 바와 같이 구성된 합착 장치에 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 및 4와 같이 구성된 합착 장치에 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명 제 1 실시예에 따른 합착 장치의 동작 순서도이다.

도 10은 도 4와 같이 구성된 합착 장치에 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치를 이용하여 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 나타낸 구조 단면도이다.

먼저,액정이 적하된 제 1 기판(80)과, 액정이 적하되지 않은(시일재가 도포된) 제 2 기판(90)을 준비한다(1S).

그리고, 도 6에 도시한 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치(70)의 제 1 핸드(71)에 상기 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 대기시키고 제 2 핸드(72)에 상기 액정이 적하되지 않은(시일재가 도포된) 제 2 기판(90)을 대기시키며, 제 3 핸드에는 아무것도 대기시키지 않는다.

그리고, 그 전 공정에서 합착된 기판을 언로딩하기 위하여, 상기 리프팅 수단(400)이 상승하여 상기 하부 스테이지(122)위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지(122)로부터 탈거함과 더불어 계속적으로 상향 이동하여 상기 하부 스테이지(122)의 상측 공간에 합착된 기판을 위치시킨다.

이 상태에서, 진공 챔버(110)의 유출구(111)가 개방되면, 상기 로딩/언로딩 장치(70)는 제 2 핸드(72) 및 제 3 핸드(73)를 제어하여 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)가 상기 진공 챔버(110)내에 반입되도록 한다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 핸드(72)는 상기 리프팅 수단(400)에 의해 상승된 합착 기판과 상기 상부 스테이지(121) 사이에 위치되고, 상기 제 3 핸드(73)는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 한다.

이와 같이 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)가 동시에 진공 챔버(110)에 반입된 상태에서 상기 진공 챔버(110) 내의 상측 공간에 설치된 상부 스테이지(121)가 하강하여 상기 제 2 기판(90)을 진공 흡착한 후 상승하고, 동시에 상기 리프팅 수단(400)이 하강하여 상기 합착된 기판이 상기 제 3 핸드(73)위에 얻혀지도록 한다.

이와 같이 제 2 기판(90)이 상기 상부 스테이지(121)에 고정되고 상기 합착된 기판이 상기 제 3 핸드(73)위에 얻혀지면 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)는 진공 챔버(110)외부로 반출된다. 따라서, 제 2 기판이 로딩되고 합착된 기판이 언로딩된다(2S).

그 후, 상기 제 1 핸드(71)를 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 상기 진공 챔버(110) 내의 하측 공간에 설치된 하부 스테이지(122)에 반입시켜 상기 하부 스테이지(122)가 상기 제 1 기판(80)을 진공 흡착하도록 한다.

즉, 상기 제 1 핸드(71)가 진공 챔버(110)내에 반입되면, 상기 리프팅 수단(400)이 상승하여 상기 제 1 핸드(71)로부터 상기 제 1 기판(80)을 탈거하고 상기 제 1 핸드(71)가 반출되도록 한 후, 상기 리프팅 수단(400)이 하강하여 상기 제 1 기판(80)이 상기 하부 스테이지(122)위에 얻혀지도록 하고, 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판(80)을 흡착 고정하도록 한다.

상기한 과정을 통해, 각 기판(80, 90)의 로딩이 완료되면, 상기 진공 챔버(110)의 유출구(111)에 설치된 차폐 도어(114)가 동작하면서 상기 유출구(111)를 폐쇄하여 상기 진공 챔버(110) 내부는 밀폐된 상태를 이루게 된다.

이후, 상기 흡입 펌프(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 진공 챔버(110) 내부를 진공 상태로 만들게 된다(4S).

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(80,90)을 정전 흡착하게 된다.

이 상태에서 상기 스테이지 이동장치는, 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(60)는 상기 각 스테이지(121,122)에 부착된 각각의 기판(80,90)간 정렬 상태를 확인함과 더불어 각 스테이지(121,122)에 축결합된 이동축(131,132) 및 회전축에 제어 신호를 전달하여 각 기판을 상호 정렬시키게 된다(5S).

이후, 상기 스테이지 이동장치가 계속적인 구동신호를 전달받아 구동하면서 상부 스테이지(121)에 부착된 제 2 기판(90)을 하부 스테이지(122)에 부착된 제 1 기판(80)에 밀착한 상태로 가압하여 상호간의 일차적인 합착을 수행하게 된다.

이 때, 상기 일차적인 합착이라 함은 상기한 각 스테이지(121,122) 이동에 의한 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, 상기 상부 스테이지(121)의 정전 흡착력을 해제하고 상기 상부 스테이지(121)를 합착된 기판(80, 90)으로부터 분리시킨다. 그리고, 상기 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(6S).

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, 상기 로딩/언로딩 장치(70)에 의한 상기 합착된 기판의 언로딩과 합착할 기판의 로딩 공정이 수행됨과 더불어 다시 기 전술한 일련의 각 과정을 반복 수행하면서 기판간 합착을 수행하게 된다(7S).

또한, 도 7와 같이 구성된 합착 장치에 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 11은 본 발명 제 2 실시예에 따른 합착 장치의 동작 순서도이고, 도 12는 도 7과 같이 구성된 합착 장치에 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치를 이용하여 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 나타낸 구조 단면도이다.

먼저, 액정이 적하된 제 1 기판(80)과, 액정이 적하되지 않은(시일재가 도포된) 제 2 기판(90)이 다른 공정 라인에 의해 준비되어 진다(11S단계).

그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치의 제 1 핸드(71)에 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 대기시키고 제 2 핸드(72)에는 상기 시일재가 도포된 제 2 기판(90)을 대기시키고, 제 3 핸드(73)에는 아무것도 대기시키지 않는다.

그리고, 그 전 공정에서 합착된 기판을 언로딩하기 위하여, 상기 리프트 핀(710)이 상승하여 상기 하부 스테이지(240)위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지(240)로부터 탈거함과 더불어 계속적으로 상향 이동하여 상기 하부 스테이지(240)의 상측 공간에 합착된 기판을 위치시킨다.

이 상태에서, 상기 로딩/언로딩 장치(70)는 제 2 핸드(72) 및 제 3 핸드(73)를 제어하여 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)가 상기 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220) 사이에 반입되도록 한다. 즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 핸드(72)는 상기 리프트 핀(710)에 의해 상승된 합착된 기판과 상기 상부 스테이지(230) 사이에 위치되고, 상기 제 3 핸드(73)는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 한다.

이와 같이 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)가 동시에 상기 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220) 사이에 반입된 상태에서, 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하 방향으로 이동하여 상기 반입된 제 2 기판(90)에 상부 스테이지(230)가 근접되도록 하고, 상기 제 2 저진공 펌프(622)에 의한 진공 흡착력과 상기 흡착 플레이트(정전척)(232)에 의한 정전 흡착력에 의해 상부 스테이지(230)가 상기 반입된 제 2 기판(90)을 부착하여 상승한다. 이와 동시에, 상기 리프트 핀(710)이 하강하여 상기 합착된 기판이 상기 제 3 핸드(73)위에 얻혀지도록 한다.

이와 같이 제 2 기판(90)이 상기 상부 스테이지(121)에 고정되고 상기 합착된 기판이 상기 제 3 핸드(73)위에 얻혀지면 상기 제 2, 제 3 핸드(72, 73)는 외부로 반출된다. 따라서, 제 2 기판이 로딩되고 합착된 기판이 언로딩된다(12S).

그 후, 상기 제 1 핸드(71)를 제어하여 상기 액정이 적하된 제 1 기판(80)을 상기 부 스테이지(240)위에 올려 놓고 상기 하부 스테이지(240)가 상기 제 1 기판(80)을 진공 및 정전 흡착하도록 한다(13S).

즉, 상기 제 1 핸드(71)가 상기 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220) 사이에 반입되면, 상기 리프트 핀(710)이 상승하여 상기 제 1 핸드(71)로부터 상기 제 1 기판(80)을 탈거하고 상기 제 1 핸드(71)가 반출되도록 한 후, 상기 리프트 핀(710)이 하강하여 상기 제 1 기판(80)이 상기 하부 스테이지(240)위에 얻혀지도록 하고, 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판(80)을 흡착 고정하도록 한다.

그리고, 각 기판(80, 90)의 로딩이 완료되면, 챔버 이동 수단의 구동 모터(310)가 구동하면서, 구동축(320) 및 연결축(330)을 회전시켜 쟈키부(350)를 하향 이동시킨다. 이의 경우, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)이 상기 쟈키부(350)와 함께 점차 하향 이동된다.

이 때에는, 각 리니어 액츄에이터(510)의 구동에 의해 각 이동축(511)이 임의의 높이만큼 하향 돌출된 상태를 이루고 있기 때문에 상기 상부 챔버 유닛(210)이 하향 이동하면 상기 각 이동축(511)의 끝단은 각 수용홈(222a) 내에 수용됨과 더불어 상기 각 수용홈(222a)의 내면에 접촉하게 된다.

만일, 상기의 과정에서 상부 챔버 유닛(210)이 하부 챔버 유닛(220)에 대하여 수평을 이루고 있지 않다면, 각 이동축(511)이 각 수용홈(222a)의 내면에 순차적으로 접촉된다.

이후, 상기 각 리니어 액츄에이터(510)의 이동축(511)은 그 결정된 돌출 높이만큼 돌출된 상태로 챔버 이동 수단에 의해 하향 이동되는 상부 챔버 유닛(210)을 따라 하향 이동되고, 상기 쟈키부(350)에 얹혀져 있던 상부 챔버 유닛(210)은 계속적인 하향 이동에 의해 상부 챔버 플레이트(212)의 저면이 하부 챔버 플레이트(222)의 둘레 부위를 따라 장착된 제 3 씨일 부재(250)의 상면에 접촉된다.

이 상태에서 상기 쟈키부(350)가 계속적으로 하향 이동된다면 상기 쟈키부(350)는 상기 상부 챔버 유닛(210)으로부터 취출됨과 더불어 상기 상부 챔버 유닛(210) 그 자체의 무게 및 대기압에 의해 각 기판(80,90)이 위치되는 각 챔버 유닛(210,220)의 내부 공간은 그 외부 공간으로부터 밀폐된다(14S).

이와 함께, 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판(80,90)은 상기한 상부 챔버 유닛(210)의 무게 및 대기압에 의해 일정부분의 가압이 이루어진다.

이 때, 상기 각 기판(80,90)간은 완전히 합착되지는 않으며, 어느 한 기판의 위치 변동이 가능한 정도로만 합착된다. 이와 같은 상부 챔버 유닛(210)과 하부 챔버 유닛(220)간의 간격은 간격 확인 센서(920)에 의해 판독된 정보가 이용된다.

상기 밀폐된 챔버를 진공시킨다(15S).

즉, 상기의 상태에서 진공 펌프가 구동되면서 각 기판(80,90)이 구비된 공간이 진공된다.

그리고, 상기 각 기판(80,90)이 구비된 공간의 완전 진공이 이루어지면 얼라인 수단에 의한 기판간 위치 정렬이 수행된다(16S).

이는, 각 얼라인 카메라(520)가 각 기판(80,90)에 형성된 각 얼라인 마크를 관측하여 각 기판(80,90)간의 편차량을 확인하고, 상기 편차량을 기준으로 상부 스테이지(230)가 이동하여야 될 거리를 확인한 후 각 캠(530)의 회전량을 조작함으로써 하부 챔버 플레이트(222)를 이동시켜 수행된다.

이 때, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 리니어 액츄에이터(510)에 의해 상부 챔버 유닛(210)과 연결되어 있고, 서포트부(225)에 의해 하부 베이스(221)와는 일정 간격 이격된 상태이기 때문에 상기 각 캠(530)의 회전에 의해 상기 하부 챔버 플레이트(222)가 어느 한 방향으로 이동된다면 상기 상부 챔버 유닛(210) 역시 상기 하부 챔버 플레이트(222)의 이동 방향으로 이동된다.

특히, 상기 하부 챔버 플레이트(222)는 하부 스테이지(240)와는 별개로 이루어져 있기 때문에 결국, 상부 스테이지(230)만 이동되는 효과를 얻게 되어 상기 각 스테이지(230,240)에 부착된 각 기판(80,90)간의 원활한 위치 정렬이 가능하다.

그리고, 상부 스테이지(230)에 인가되고 있던 정전력 제공을 위한 전원을 오프(OFF)시키고 상기 챔버 이동 수단이 동작되면서 상부 챔버 유닛(210)을 소정의 높이만큼 상승시킨다.

이 때, 상부 스테이지(230)에 부착되어 있던 제 2 기판(90)은 상기 상부 스테이지(230)로부터 떨어져 하부 스테이지(240)에 부착되어 있던 제 1 기판(80)과 소정의 정도만 합착된 상태를 유지한다.

물론, 상기 상부 챔버 유닛(210)의 상승 거리는 각 챔버 플레이트(212,222) 내부의 공간이 제 3 씨일 부재(250)에 의해 외부 환경과는 밀폐된 상태를 유지할 수 있을 정도로 미세한 높이 만큼 상승되어야 한다.

이 상태에서 얼라인 카메라(520)에 의한 재차적인 각 기판(80, 90)간 위치 정렬에 대한 확인이 이루어진다. 상기 위치 정렬의 확인 결과 각 기판(80, 90)간의 위치 정렬이 정확히 이루어졌다면 각 기판(80, 90)이 위치된 공간의 벤트가 수행된다(17S).

즉, N₂ 가스를 상기 공간내에 주입시킨다. 이 때 상기 N₂ 가스가 공급되므로 상기 시일재에 의해 합착된 상기 제 1, 제 2 기판(80, 90)은 가압된다. 상기 시일재에 의해 두 기판(80, 90)이 합착되어 내부 공간이 밀폐되어 있으므로 상기 시일재로 합착된 각 기판(80, 90)사이의 공간은 진공 상태이므로 상기 각 기판(80, 90)사이 및 외부와의 기압 차이에 의해 상기 각 기판(80, 90)은 더욱 가압되어 완전한 합착이 이루어진다.

또한, 벤트 시의 충격으로 인하여 정렬된 제 1, 제 2 기판(80, 90)이 오정렬되는 것을 방지하거나 다음 공정으로 이동 시 외부의 충격으로 인하여 합착된 두 기판이 오 정렬됨을 방지하기 위하여, 상기 합착된 시일재에 부분적으로 UV를 노광하여 상기 시일재를 부분적으로 경화시켜 고정하는 공정을 추가할 수 있다.

상기와 같이 벤트 공정에 의해 두 기판이 합착되면, 상술한 바와 같이 상기 합착된 기판을 언로딩하고 합착할 기판을 로딩한다(18S).

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 및 로딩/언로딩 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 본 발명의 로딩/언로딩 장치는 3개의 핸드(제 1, 제 2, 제 3 핸드)를 구비하여, 제 1 핸드는 액정이 적하된 기판을 합착 장치에 로딩하는 기능을 하고 제 2 핸드는 액정이 적하되지 않은 기판을 로딩하는 기능을 하도록 하며 제 3 핸드는 합착된 기판을 합착 장치로부터 언로딩하는 기능을 하도록 함과 동시에, 상기 제 2 핸드의 로딩 동작과 상기 제 3 핸드의 언로딩 동작이 동시에 이루어지도록 제어하므로 공정 시간(tact time)을 단축할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 액정표시소자 제조용 합착 장치를 나타낸 구성도

도 3은 본 출원인에 의해 기 출원된(대한민국 특허 출원 10-2002-0006640호) 액정표시소자 제조용 합착 장치의 구성도

도 4는 본 출원인에 의해 기 출원된(대한민국 특허 출원 10-2002-0009614호) 액정표시소자 제조용 합착 장치의 구성도

도 5는 종래의 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치의 구성도

도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치 구성도

도 7은 본 출원인에 의해 기 출원된 액정표시소자 제조용 합착 장치(대한민국 특허출원 10-2002-071227호 참조)의 최초 상태를 나타낸 구성도

도 8a 및 8b는 도 7의 합착 장치의 각 스테이지 내부 구조에 대한 상세 구성도이다.

도 9는 본 발명 제 1 실시예에 따른 합착 장치의 동작 순서도

도 10은 도 4와 같이 구성된 합착 장치에 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치를 이용하여 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 나타낸 구조 단면도

도 11은 본 발명 제 2 실시예에 따른 합착 장치의 동작 순서도

도 12는 도 7과 같이 구성된 합착 장치에 본 발명에 따른 로딩/언로딩 장치를 이용하여 기판을 로딩/언로딩하는 방법을 나타낸 구조 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

70 : 로딩/언로딩 장치 71, 72, 73 : 핸드

80, 90 : 기판

Claims (5)

1. 액정이 적하된 제 1 기판을 로딩하기 위한 제 1 핸드와,

   액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 로딩하기 위한 제 2 핸드와,

   합착된 기판을 언로딩한기 위한 제 3 핸드를 구비한 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   대기 시, 상기 제 1 핸드가 최상측에 위치하고 제 3 핸드가 최하측에 위치하며, 상기 제 2 핸드가 상기 제 1 핸드와 제 3 핸드 사이에 위치함을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 핸드와 제 3 핸드는 연동됨을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 장치.
4. 진공 챔버내에 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와 합착된 기판을 승강시키기 위해 상기 하부 스테이지에 설치된 리프팅 수단을 구비한 합착 장치와, 제 1, 제 2, 제 3 핸드를 구비한 로딩/언로딩 장치의 로딩/언로딩 방법에 있어서,

   상기 제 1 핸드에 상기 액정이 적하된 제 1 기판을 대기시키고 제 2 핸드에 상기 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 대기시키는 단계와,

   상기 리프팅 수단에 의해 상기 하부 스테이지위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 탈거하여 상기 하부 스테이지의 상측 공간에 위치시키는 단계와,

   상기 제 2 핸드는 상기 상부 스테이지 하부에 위치되고 상기 제 3 핸드는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 상기 제 2, 제 3 핸드를 상기 진공 챔버내에 반입하는 단계와,

   상기 상부 스테이지가 하강하여 상기 제 2 기판을 진공 흡착한 후 상승하고, 동시에 상기 리프팅 수단이 하강하여 상기 합착된 기판을 상기 제 3 핸드위에 위치시키는 단계와,

   상기 제 2, 제 3 핸드가 진공 챔버로부터 반출되는 단계와,

   상기 제 1 핸드가 제 1 기판을 상기 진공 챔버내의 상기 하부 스테이지에 반입시켜 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판을 진공 흡착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 방법.
5. 베이스 프레임에 장착되는 하부 챔버 유닛 및 상기 베이스 프레임으로부터 자유로운 상태로 상기 하부 챔버 유닛의 상측에 위치되는 상부 챔버 유닛과, 상기 각 챔버 유닛의 내측 공간에 각각 구비되어 한 쌍의 기판을 고정하는 상부 스테이지 및 하부 스테이지와, 합착된 기판을 승강시키기 위해 상기 하부 스테이지에 설치된 리프트 핀을 구비한 합착 장치와; 제 1, 제 2, 제 3 핸드를 구비한 로딩/언로딩 장치의 로딩/언로딩 방법에 있어서,

   상기 제 1 핸드에 상기 액정이 적하된 제 1 기판을 대기시키고 제 2 핸드에 상기 액정이 적하되지 않은 제 2 기판을 대기시키는 단계와,

   상기 리프트 핀에 의해 상기 하부 스테이지위에 위치된 합착된 기판을 상기 하부 스테이지로부터 탈거하여 상기 하부 스테이지의 상측 공간에 위치시키는 단계와,

   상기 제 2 핸드는 상기 상부 스테이지 하부에 위치되고 상기 제 3 핸드는 상기 합착된 기판 하측에 위치되도록 상기 제 2, 제 3 핸드를 상기 상부 챔버 유닛 및 하부 챔버 유닛 사이에 반입하는 단계와,

   상기 상부 스테이지가 하강하여 상기 제 2 기판을 진공 흡착한 후 상승하고, 동시에 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 합착된 기판을 상기 제 3 핸드위에 위치시키는 단계와,

   상기 제 2, 제 3 핸드가 반출되는 단계와,

   상기 제 1 핸드가 제 1 기판을 상기 상하부 챔버 유닛 사이에 반입되어 상기 하부 스테이지가 상기 제 1 기판을 진공 흡착하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자 제조용 합착 장치의 로딩/언로딩 방법.