KR20050081427A - 액정 패널용 기판의 합착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 패널용 기판의 합착에 사용되는 저진공 합착기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저진공 분위기인 챔버 내에서 진공에 의한 흡착력을 이용하여 기판을 상정반 및 하정반에 부착시킨후 양 기판을 정확한 위치에 합착하는 저진공 합착기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 기판 합착 장치는, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버내에 구비되며, 진공에 의하여 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 흡착하는 상정반과 하정반; 상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 진공을 형성시키는 제1 진공펌프; 상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키기 위한 제2 진공 챔버; 상기 상정반을 가압하기 위한 가압수단; 및 상기 기판의 위치를 조정하기 위한 위치 조정수단; 을 포함하여 구성된다.

Description

액정 패널용 기판의 합착 장치{Apparatus for attaching LCD glass}

본 발명은 액정 패널용 기판의 합착에 사용되는 저진공 합착기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저진공 분위기인 챔버 내에서 진공에 의한 흡착력을 이용하여 기판을 상정반 및 하정반에 부착시킨후 양 기판을 정확한 위치에 합착하는 저진공 합착기에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판과 형광체가 도포된 칼라 필터(Color filter) 기판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입하여 형성된다. 물론 양 기판의 가장자리에는 액정 물질을 가두기 위한 봉인재(Sealer)가 구비되며, 양 기판 사이에는 소정 간격으로 양 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격재(Spacer)가 위치된다.

상술한 액정 표시 장치는 액정 물질에 전원을 인가하여 구동되는 것이며, 액정 물질은 이방성 유전율을 갖기 때문에 전원의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.

따라서 액정 표시 장치를 제조함에 있어서는 TFT기판 및 칼라필터 기판을 제조한 후에 양 기판을 합착하고 그 사이의 공간에 액정 물질을 주입하는 것이 필수적인 공정이면서, 매우 중요한 공정이다.

이러한 기판 합착 공정은 그 내부를 진공 상태로 형성시킬 수 있는 기판 합착 장치에 의하여 수행되며, 기판 합착 장치에서는 진공 상태에서 기판 합착 장치내의 상정반 및 하정반에 기판을 고정시키기 위하여 정전척(ESC:Electro Static Chuck)이 사용되고 있다. 즉, 상정반 및 하정반에 전원을 인가하고 그 전원에 의하여 발생하는 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 것이다.

그러나 이러한 정전척은 Glass Chip 등 각종 이물질과 제조시의 결함으로 인하여 방전이 자주 발생하여 교체수요가 많이 발생하는 문제점이 있다. 더구나 정전척은 그 제조비용이 고가이므로 그 교체 및 유지 비용이 매우 높은 문제점이 있다.

또한 종래에는 기판의 합착을 수행하는 챔버내의 압력을 1 Pa 이하의 고진공으로 형성시키므로 설정된 압력까지 도달하는 공정시간이 많이 소요되어 기판의 생산 효율이 떨어지는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은 정전척을 사용하지 않고 기판을 흡착하는 기판 흡착 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저진공 상태에서 기판을 합착할 수 있는 기판 흡착 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 합착 장치는, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버내에 구비되며, 진공에 의하여 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 흡착하는 상정반과 하정반; 상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 진공을 형성시키는 제1 진공펌프; 상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키기 위한 제2 진공 챔버; 상기 상정반을 가압하기 위한 가압수단; 및 상기 기판의 위치를 조정하기 위한 위치 조정수단; 을 포함하여 구성된다.

또한 본 발명의 다른 관점에 의하면, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버내에 구비되며, 상하에 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 흡착하는 상정반과 하정반; 상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 정전력을 발생시키는 정전력 발생수단; 상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 진공을 형성시키는 제1 진공 펌프; 상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키기 위한 제2 진공 펌프; 상기 상정반을 가압하기 위한 가압수단; 및 상기 기판의 위치를 조정하기 위한 위치 조정수단; 을 포함하여 구성되는 액정 패널용 기판 합착 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 진공 챔버 내로 기판을 반입하고, 상정반 및 하정반에 각각 하나의 기판을 부착하는 기판 부착 단계; 상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키는 저진공 형성단계; 상기 상정반을 하강시켜 상정반에 부착되어 있는 기판과 하정반에 부착되어 있는 기판을 접근시킨 후, 서로 밀착되도록 하는 가압단계; 상기 기판이 정확한 위치에서 합착되도록 기판의 위치를 미세하게 조정하는 기판 위치 조정단계; 상기 상정반과 하정반을 통하여 기체를 공급함으로써 진공 챔버 내부를 대기 분위기로 만들고, 그 압력차에 의하여 상기 기판이 강력하게 합착되도록 하는 기판 합착 단계; 를 포함하여 구성되는 액정 패널용 기판 합착 방법을 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성, 작용 및 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 기판 합착 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(10), 상정반(20), 하정반(30), 제1 진공펌프(40), 제2 진공펌프(50), 가압수단(60), 위치 조정수단(70)을 포함하여 구성된다.

먼저 기판 합착 장치에는 내부에 진공분위기를 형성할 수 있는 진공챔버(10)가 형성된다. 진공챔버(10)는 내부에 진공분위기를 형성할 수 있도록 밀폐되면서도, 챔버 내부로 기판을 반입할 수 있도록 개방될 수 있는 구조이어야 한다.

그리고 진공챔버(10) 내에는 각각 기판을 부착할 수 있는 상정반(20)과 하정반(30)이 구비된다. 즉, 진공챔버(10) 내로 외부에 설치되어 있는 기판 반송 로봇(도면에 미도시)에 의하여 반입되는 유리 기판을 각각 상정반(20)과 하정반(20)에 부착시키는 것이다.

이때 상정반(20) 및 하정반(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 간격으로 진공 흡착공(22, 32)이 형성된다. 여기서, 진공 흡착공(22, 32)이라 함은 상정반(20) 및 하정반(30)의 표면에 형성되어 있는 작은 구멍을 말하는 것이며, 진공 흡착공(22, 32)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 진공펌프(40)와 연결되는 관(42)에 연결된다. 따라서 제1 진공 펌프(40)가 구동되어 공기를 흡입하면, 진공 흡착공(22, 32)을 통하여 강한 흡착력이 발생된다. 그리고 본 발명에서는 진공 흡착력에 의해서만 기판을 흡착하므로 상정반(20) 또는 하정반(30)에 진공 흡착공(22, 32)이 가능하면 많이 형성되는 것이 바람직하다.

이때 제1 진공펌프(40)는 1 Pa 이하의 진공을 형성시키며, 제1 진공펌프(40)는 Dry Pump, TMP, Mechanical booster pump 등으로 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 기판 흡착 장치에는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(10) 내부를 진공 분위기로 형성시키기 위한 제2 진공펌프(50)가 더 구비된다. 제2 진공펌프(50)는 제1 진공펌프(40)와 별도로 구동되며, 진공 챔버(10) 내부를 진공 분위기로 만드는 역할을 한다. 이때 진공 챔버 내부의 압력은 150 ~ 30 Pa 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 종래에는 진공에 의하여 액정 물질을 양 기판 사이의 공간으로 주입하였으므로 1 Pa 이하의 고진공을 형성시켜야 했지만, 현재는 적정량의 액정 물질을 양 기판 사이에 주입한 후에 양 기판을 합착하는 방식이므로 고진공을 형성시킬 필요가 없다. 따라서 150 ~ 30 Pa 정도의 저진공에서 기판을 합착하는 것이 가능한 것이다. 다만, 대기압에서 기판을 합착시키지 않고, 기판의 합착 과정에서 저진공을 형성시키는 이유는 기판 합착 후, 기판 사이의 공간에 기포 등이 생성되지 않도록 하기 위함이다.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판 합착 장치에는 진공챔버(10)의 상부에 가압수단(60)이 더 구비된다. 가압수단(60)은 상정반(20)에 기판을 부착시킨후 그 기판을 하정반(30)에 부착되어 있는 기판에 접근시키기 위하여 기판이 하강되어야 하는데, 이때 진공챔버(10)의 상부를 하강시키는 역할을 한다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이, 위치 조정수단(70)도 구비되는데 위치 조정수단(70)은 상정반(20)에 부착된 기판과 하정반(30)에 부착된 기판을 접근시킨 후 합착시키기 전에 기판을 정확하게 합착시키기 위하여 기판의 위치를 미세하게 조정하는 역할을 한다. 즉, 기판을 전후 좌우 방향의 이동은 물론 각도 조정을 위한 회전 이동까지 시켜서 정확한 위치를 조정하는 것이다.

상술한 액정 패널용 기판 합착 장치에서는 상정반(20) 및 하정반(30)에 기판을 부착하는 경우, 진공에 의한 흡착력만으로 기판을 부착하는 것으로 기술하였으나, 상정반(20) 및 하정반(30)에 기판을 부착하기 위해서 진공에 의한 흡착력과 정전력을 함께 사용할 수도 있다. 이 경우에는 상정반(20) 및 하정반(30)에 진공에 의한 흡착력을 발생시키기 위한 진공흡착공(22, 32) 및 제1 진공펌프 외에, 정전력을 발생시키기 위한 정전력 발생수단(도면에 미도시)이 더 구비되어야 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 구동 방법을 설명한다.

먼저 기판 합착장치의 진공챔버(10)가 개방되어 있는 상태에서 기판 반송 로봇에 의하여 TFT 기판 및 칼라필터 기판을 반입한다. 그리고 반입된 기판을 각각 상정반(20) 및 하정반(30)에 부착시킨다. 이때 제1 진공펌프(40)를 구동시켜서 상정반(20)과 하정반(30)에 진공 흡착력을 형성시킨다. 물론 진공에 의한 합착력과 정전력을 동시에 사용하여 기판을 부착하는 경우에는 제1 진공펌프(40) 뿐만 아니라 정전력 발생수단(도면에 미도시)도 함께 구동시켜야 한다.

양 기판이 상정반(20)과 하정반(30)에 부착되면, 가압수단(60)을 구동시켜 진공챔버(10)를 밀폐시키고, 상정반(20)에 부착되어 있는 기판을 하정반(30)에 부착되어 있는 기판에 접근시켜 봉인재에 밀착되도록 한다.

그리고 제2 진공펌프(50)를 구동시켜 진공챔버(10) 내부를 150 ~ 30 Pa 정도의 저진공 상태로 만든다. 양 기판이 접근된 상태에서 양 기판에 표시되어 있는 마크를 관찰할 수 있는 관찰 수단(도면에 미도시)을 이용하여 정확한 위치를 확인하면서 위치 조정수단(70)을 구동시켜 양 기판의 위치를 정확하게 일치시킨다. 양 기판의 위치가 정확하게 일치되면, 제1 진공펌프(40)를 통하여 질소 가스를 투입하여 진공챔버(10) 내부를 대기 개방시킨다. 그러면, 양 기판 사이의 공간은 저압이고, 외부는 고압이므로 그 압력차이에 의하여 양 기판이 견고하게 합착되는 것이다.

본 발명에 의하면 정전척을 사용하지 않으므로, 방전으로 인하여 발생하는 불량 정전척의 교체비용과 유지 보수 시간을 절약할 수 있으며, 고가의 정전척을 사용하지 않으므로 그 제작 단가가 낮아지는 장점이 있다.

또한 저진공 상태에서 기판의 합착이 가능하므로 기판 합착 장치 내부의 진공 도달 시간과 대기 개방 시간을 감축시켜 장비 전체의 회전 시간을 감축시켜 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 상정반의 구조를 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 진공 챔버 20 : 상정반

30 : 하정반 40 : 제1 진공펌프

50 : 제2 진공펌프 60 : 가압수단

70 : 위치 조정수단

Claims (11)

1. 진공형성이 가능한 진공 챔버;

   상기 진공 챔버내에 구비되며, 진공에 의하여 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 흡착하는 상정반과 하정반;

   상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 진공을 형성시키는 제1 진공펌프;

   상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키기 위한 제2 진공 펌프;

   상기 상정반을 가압하기 위한 가압수단; 및

   상기 기판의 위치를 조정하기 위한 위치 조정수단;

   을 포함하여 구성되는 액정 패널용 기판 합착 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 진공 펌프는 상기 진공 챔버 내의 압력을 150 ~ 30 Pa로 형성시키고, 상하 기판을 합착하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상정반 및 하정반은,

   기판을 진공 흡입력으로만 흡착하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 상정반 및 하정반에는,

   진공 흡착공이 소정 간격으로 밀집되게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
5. 진공형성이 가능한 진공 챔버;

   상기 진공 챔버내에 구비되며, 상하에 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 흡착하는 상정반과 하정반;

   상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 정전력을 발생시키는 정전력 발생수단;

   상기 상정반과 하정반에 기판을 흡착하기 위한 진공을 형성시키는 제1 진공 펌프;

   상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키기 위한 제2 진공 펌프;

   상기 상정반을 가압하기 위한 가압수단; 및

   상기 기판의 위치를 조정하기 위한 위치 조정수단;

   을 포함하여 구성되는 액정 패널용 기판 합착 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2 진공 펌프는 상기 진공 챔버 내의 압력을 150 ~ 30 Pa로 형성시키고, 상하 기판을 합착하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 상정반 및 하정반은,

   기판을 정전력 및 진공 흡입력을 이용하여 흡착하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
8. 진공 챔버 내로 기판을 반입하고, 상정반 및 하정반에 각각 하나의 기판을 부착하는 기판 부착 단계;

   상기 진공 챔버 내의 분위기를 저진공으로 형성시키는 저진공 형성단계;

   상기 상정반을 하강시켜 상정반에 부착되어 있는 기판과 하정반에 부착되어 있는 기판을 접근시킨 후, 서로 밀착되도록 하는 가압단계;

   상기 기판이 정확한 위치에서 합착되도록 기판의 위치를 미세하게 조정하는 기판 위치 조정단계;

   상기 상정반과 하정반을 통하여 기체를 공급함으로써 진공 챔버 내부를 대기 분위기로 만들고, 그 압력차에 의하여 상기 기판이 강력하게 합착되도록 하는 기판 합착 단계;

   를 포함하여 구성되는 액정 패널용 기판 합착 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 기판 부착 단계는,

   상기 상정반 또는 하정반에 진공에 의한 흡착력에 의해서만 기판을 부착하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 기판 부착 단계는,

    상기 상정반 또는 하정반에 진공에 의한 흡착력 및 정전력에 의해서 기판을 부착하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    진공 챔버 내의 분위기를 150 ~ 30 Pa의 압력인 저진공으로 형성시킨 후 기판을 합착하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 방법.