KR20050117370A - 액정표시장치용 기판건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 건조영역을 정의하는 베스와; 상기 베스 내로 반입된 기판을 일 방향 이송하는 기판이송수단과; 상기 기판이송수단에 의해 운반되는 상기 기판 표면으로 건조기체를 분사하는 하나 이상의 에어나이프와; 상기 베스 내의 습도변화를 감지하는 습도감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치를 제공한다.

이에 본 발명에 따른 기판건조장치는 베스 내부의 습도측정이 가능하여 장비의 오동작 등에 원인한 이상상황 발생 시 쉽게 대처가 가능하며, 이를 통해 기판 표면에 잔류되는 워터미스트와 같은 얼룩의 제거는 물론 후속되는 박막패턴의 균일도와 품질을 향상시키는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 기판건조장치{substrate drying apparatus for liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치용 기판건조장치에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 세정액을 이용한 기판 세정 후 잔류수분을 제거하기 위해 기판 표면으로 건조기체를 분사하는 에어나이프를 구비한 기판건조장치에 관한 것이다.

일반적인 액정표시장치는 핵심적인 요소로서 사용자에게 보여지는 화상을 디스플레이(display)하는 액정패널(liquid crystal display panel)을 구비하는데, 이는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명 절연기판을 포함한다.

잘 알려진 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.

이에 액정패널은 서로 대면되는 두 전계생성전극 간의 전기장 변화를 통해서 그 사이로 개재된 액정분자 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이에 따른 빛의 투과율 변화를 이용하여 여러 가지 화상을 표시하는 것으로, 최근에는 특히 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬 방식으로 배열하고 이들 각 화소와 일대일 대응 구비된 박막트랜지스터(Thin Firm Transistor : TFT)를 이용하여 각각을 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix type)이 해상도 및 동영상 구현능력에서 뛰어나 각광받고 있다.

이 경우 액정패널을 구성하는 양 기판은 각각 수 차례에 걸친 기계적, 화학적 처리공정을 수반하는데, 특히 각 공정 전후로 기판 표면의 각종 케미컬이나 불순물을 제거하는 세정공정을 필수적으로 진행하여 결함을 최소화하고 수율을 향상시킨다.

이 같은 일반적인 기판 세정공정은 린싱(rinsing)용 분사 유닛(unit)을 이용하여 기판에 세정액을 분사하고 브러시(brushing) 유닛으로 표면을 닦아내며 초음파 유닛으로 초음파를 가하는 등의 순서로 진행되는데, 이 같은 기판세정 후에는 반드시 잔존하는 수분을 제거해야만 워터마크(water mark) 등의 얼룩을 방지할 수 있다.

이를 위한 장비가 기판건조장치이다.

한편, 근래에 들어 액정표시장치의 대형화에 따라 기판 사이즈(size) 역시 대면적화 되고 이를 건조하기 위해서는 기존의 스핀드라이(spin dry) 방식보다 에어나이프(air knife)가 선호되는데, 도 1은 이 같은 일반적인 기판건조장치에 대한 측 단면도이다.

도시된 바와 같이 일반적인 기판건조장치는 내부로 소정의 건조영역을 정의하는 하우징 역할의 베스(bath : 10) 및 이의 내부로 반입된 기판(1)을 일 방향으로 이동시키기 위한 다수의 구동롤러(22)를 포함하며, 이 같이 구동롤러(22) 상에서 일 방향 이송되는 기판(1) 표면으로 불활성의 질소 또는 청정공기(Clean Dry Air : CDA) 등의 건조기체를 분사하도록 기판(1) 및 구동롤러(22)를 사이에 두고 서로 대향 배열된 바(bar) 형상의 상하 에어나이프(32,34)를 포함한다.

이에 비록 도시되는 않았지만 상하 에어나이프(32,34) 각각으로 건조기체를 공급하는 별도의 외부 에어 블로워(air blower)가 구비될 수 있으며, 다수의 구동롤러(22) 상에 안착되어 일 방향으로 슬라이딩 이송되는 기판(1)은 상하 에어나이프(32,34)로부터 분사된 건조기체에 의해 양 표면의 잔류 수분이 건조 및 제거된다.

또한 도 2는 일반적인 에어나이프를 구비한 기판건조장치를 이용한 기판 건조단계를 개략적으로 나타낸 공정사시도로서, 비록 도면상에는 상하 에어나이프(32,34)가 기판(1) 이동 방향에 대하여 실질적으로 직교하도록 배열된 것으로 나타나 있지만 통상 기판(1) 이동의 직교방향에 대해 일정정도의 각도를 이루는 것이 일반적이다.

그러나 이 같이 에어나이프를 구비한 일반적인 기판건조장치는 몇 가지 문제점을 보이는데, 구체적으로 관리자가 베스(10) 내의 습도를 직접적으로 감지할 수 있는 구체적인 방도가 없어 습도가 높은 경우에 공정 완료 후의 기판(1)에 여전히 수분이 존재하는 현상이 빈번하게 발생되고, 이 경우 기판(1) 표면에 이른바 워터미스트(water mist)라 불리는 얼룩이 남게 된다.

더불어 이 같은 얼룩의 원인은 기판건조 이전의 세정액을 이용한 세정단계 또는 건조를 위한 지연시간을 기다리는 기판에 적절한 수분을 공급하는 타 장비의 오동작으로 인한 것일 수 있지만, 기판건조장치로 반입된 기판(1) 표면의 잔류수분 양을 알 수 있는 어떠한 수단도 없어 어느 단계에서의 문제 발생인지를 파악하기 어렵다.

그 결과 기판(1) 표면으로 워터미스트가 생긴 경우에 후속 공정에서 구현되는 일례로 각종 박막패턴의 균일도와 품질을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 기판건조장치의 공정 영역인 베스 내부의 습도변화를 손쉽게 파악할 수 있는 기판건조장치를 제공하는데 그 목적이 있으며, 이를 통해서 적절한 습도 조절과 더불어 기판 표면의 잔류 수분양을 감지할 수 있는 구체적인 방도를 제시하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 베스와; 상기 베스 내로 반입된 기판을 일 방향 이송하는 기판이송수단과; 상기 기판이송수단에 의해 운반되는 상기 기판 표면으로 건조기체를 분사하는 하나 이상의 에어나이프와; 상기 베스 내의 습도변화를 감지하는 습도감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치를 제공한다.

이때 상기 기판이송수단은 일 방향 회전되는 다수의 나란한 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 습도감지수단은 습도센서를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 건조기체는 청정공기(Clean Dry Air : CDA) 또는 불활성 기체인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 에어나이프는 상기 기판 상단에 구비되거나 또는 상기 기판을 사이에 두고 서로 대응되는 상하 한 쌍으로 구비되어 각각 상기 기판으로 상기 건조기체를 분사하는 것을 특징으로 하고, 상기 습도감지수단은 상기 적어도 하나의 에어나이프에 부착된 것을 특징으로 한다.

더불어 본 발명은 상기 습도감지수단과 연동하여 상기 베스 내의 습도를 외부로 표시하는 표시수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 상기 표시수단은 상기 베스 내의 습도가 기준치 이상이나 이하일 경우에 경보음을 발하는 벨 또는 상기 습도를 문자나 기호 또는 이들의 조합으로 표시하는 모니터인 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 습도감지수단과 연동하여 상기 베스 내의 습도에 따라 상기 에어나이프의 건조기체 분사압력 또는 상기 기판이송수단의 기판 이송속도를 제어하는 컨트롤부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 상기 컨트롤부는 상기 베스 내의 습도가 높을 경우에 상기 에어나이프의 건조기체 분사압력을 높이거나 또는 상기 기판이송수단의 이송속도를 늦추는 것을 특징으로 하는 바, 이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조를 위한 기판건조장치에 대한 측 단면도이고, 도 4는 이를 이용한 기판 건조단계를 개략적으로 나타낸 공정사시도로서, 건조영역을 정의하는 하우징 역할의 베스(100) 그리고 이의 내부에 설치되어 외부에서 반입된 기판(101)을 일 방향으로 이송하는 기판이송수단(120)을 포함하며, 이러한 베스(100) 내부로는 기판이송수단(120)을 통해 운반되는 기판(101) 표면으로 건조기체를 분사하는 에어나이프(132,134)가 구비되어 있다.

이때 기판이송수단(120)은 일 방향으로 다수가 나란하게 배열된 구동롤러(122)를 포함할 수 있고, 따라서 이들 상면으로 안착된 기판(101)은 상하면 모두가 노출된 상태로 슬라이딩 운반된다.

그리고 에어나이프(132,134)는 기판(101)을 사이에 두고 서로 대응된 바 형상을 갖는 상하 한 쌍으로 구비될 수 있는데, 이와 달리 기판(101) 상단으로 하나가 구비되어 하방의 기판(101) 상면만으로 건조기체를 분사할 수도 있지만 효율을 감안하면 도시된 바와 같이 상하의 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다. 이에 기판(101) 상하면의 건조를 동시에 진행할 수 있다.

또한 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 이 같은 상하 에어나이프(132, 134)에는 건조공기가 최종적으로 분사되는 노즐의 방향 및 압축 공기 주입량 등을 조절하는 에어 나이프 제어부가 연결될 수 있다.

더불어 이러한 상하 에어나이프(132,134)는 각각 기판(101) 이동의 직교방향에 대해 소정각도를 유지하도록 기울어진 것이 보다 신속하게 잔류수분을 기판(101) 외부로 밀어내거나 건조시킬 수 있어 바람직하며, 상기 건조기체로는 불순물 함량이 적은 청정공기(Clean Dry Air : CDA)나 질소(N₂) 등의 불활성 기체가 활용될 수 있다.

따라서 기판이송수단(120)에 안착되어 슬라이딩 이동되는 기판(101)은 상하 에어나이프(132,134) 사이를 통과하면서 건조기체에 의해 표면의 잔류수분이 건조 및 제거되는 것으로, 상하 에어나이프(132,134) 사이를 통과하는 기판(101) 표면의 잔류수분은 최초 에어나이프(132,134)와 가장 근접되는 일측 모서리(103)로부터 이와 대각선 방향으로 대향되는 타측 모서리(105) 방향으로 밀려나가면서 건조 및 제거되는 바, 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 이 같은 건조기체를 각각의 상하 에어나이프(132,134)로 공급하는 별도의 에어 블로워(Air Blower)가 구비됨은 당업자에게는 자명하다.

그리고 특히 본 발명에 따른 기판건조장치는 베스(100) 내부의 습도를 감지할 수 있는 습도감지수단(150)이 추가로 부설된 것을 특징으로 하는데, 이는 일례로 습도센서가 활용될 수 있다. 이러한 습도센서는 잘 알려진 바와 같이 대기 중의 수분함유량을 나타내는 감지소자로서 정전용량형이나 저항형 등 구조 및 원리에 따라 여러 가지 다양하게 구분될 수 있지만, 본 발명에서는 베스(100) 내의 습도변화를 감지할 수 있는 한 그 종류를 불문한다.

또한 이 같은 습도감지수단(150)은 구체적으로 에어나이프(132,134)에 장착될 수 있는데, 기판(101) 상단으로 하나의 에어나이프 만이 마련된 경우에는 이의 중앙 부분으로 장착될 수 있으며, 도시된 바와 같이 기판(101)을 사이에 두고 서로 대응되는 한 쌍의 상하 에어나이프(132,134)가 마련된 경우에는 이중 적어도 하나 이상의 중앙 부분으로 장착되는 것이 바람직하다.

이때 에어나이프(132,134)의 중앙 부분에 습도감지수단(150)이 장착되는 이유는 건조기체의 흐름이나 와류 등으로 인한 변수를 최대한 줄이고 객관적인 습도를 알 수 있기 위함이지만 그 위치는 반드시 한정적인 것은 아니며 목적에 따라 여러 가지 다양한 위치에 장착이 가능하며 그 숫자 또한 자유로울 수 있다.

따라서 이러한 습도감지수단(150)은 베스(100) 내부 습도를 실시간으로 나타내며, 관리자는 이를 기초로 베스(100) 내부의 습도를 쉽게 파악할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 기판건조장치의 발전적인 형태로서 습도감지수단(150)이 감지한 베스(100) 내의 습도를 관리자에게 보다 신속하게 공지할 수 있는 표시수단(160)을 구비할 수 있고, 이를 도 5에 나타내었다.

도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에서는 습도감지수단(150)의 감지결과가 기준치 이상이거나 이하일 경우에 경보음을 발하는 벨 또는 습도감지수단(150)의 감지결과를 문자나 기호 또는 이들의 조합을 이용하여 실시간으로 사용자에게 전달하거나 또는 기준치 이상이나 이하일 경우에만 이를 표시하는 모니터 등의 표시수단(160)을 포함하는 바, 이를 통해서 관리자는 보다 간편하게 베스(100) 내의 습도를 인지할 수 있으며 이상 발생의 경우에 신속하게 대처할 수 있다.

더불어 습도감지수단(150)의 감지결과가 기준치 이상이거나 이하일 경우에 본 발명에 따른 기판건조장치의 건조효율을 조절하여 균일한 결과를 얻도록 할 수 있는데, 이를 위해 컨트롤부(170)가 구비될 수 있다.

그리고 이러한 컨트롤부(170)의 구체적인 동작은 일례로 베스(100) 내의 습도가 높은 경우에 에어나이프(132,134)의 건조기체 분사압력을 높이거나 기판이송수단(120)의 기판(101) 이송속도를 느리게 함으로서 충분한 건조가 이루어지도록 할 수 있고, 반면 베스(100) 내부의 습도가 기준치 이하일 경우에는 에어나이프(132,134)의 건조기체 분사압력을 낮추거나 기판이송수단(120)의 운반속도를 빠르게 함으로써 균일한 건조효과를 얻을 수 있다.

이 경우 물론 상기 컨트롤부(170)와 표시수단(160)은 상호 연동이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나 이는 어디까지나 예시에 불과한 것으로 본 발명의 정신을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러나, 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 이하의 청구 범위를 통하여 보다 분명해질 것이다.

본 발명에서는 베스 내부의 습도측정이 가능한 기판건조장치를 제공하는 바, 이를 통해서 기판 표면에 잔존하는 수분의 양과 이로 인한 베스 내부의 습도를 감지, 점검할 수 있는 잇점이 있다. 또한, 필요한 경우에는 이 같은 습도값을 사용자에게 경고하는 표시수단 과 더불어 이상 발생의 경우에 에어나이프로부터 분사되는 건조기체의 분사압력을 조절하거나 기판이송수단의 기판 이송속도를 조절하여 기판 표면에 잔존하는 수분을 완전히 제거 및 건조시키는 효과가 있다.

결국, 세정 공정 이후에 기판의 표면에 잔존하는 수분함량에 따라 변화되는 베스 내부의 습도를 실시간으로 감지 및 제어하고 이를 통해서 기판 표면에 잔존하는 수분을 완벽하게 제거할 수 있기 때문에, 워터미스트와 같은 얼룩은 물론 후속되는 박막패턴의 균일도와 품질을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 기판건조장치의 측 단면도.

도 2는 일반적인 기판건조장치의 개략적인 공정사시도.

도 3은 본 발명에 따른 기판건조장치의 측 단면도.

도 4는 본 발명에 기판건조장치의 개략적인 공정사시도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판건조장치의 개략적인 공정사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 베스 101 : 기판

103 : 일측 모서리 105 : 타측 모서리

120 : 기판이송수단 122 : 구동 롤러

132, 134 : 상하 에어나이프 150 : 습도감지수단

160 : 표시수단 170 : 컨트롤부

Claims (10)

1. 베스와;

   상기 베스 내로 반입된 기판을 일 방향 이송하는 기판이송수단과;

   상기 기판이송수단에 의해 운반되는 상기 기판 표면으로 건조기체를 분사하는 적어도 하나의 에어나이프와;

   상기 베스 내의 습도변화를 감지하는 습도감지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기판이송수단은 일 방향 회전되는 다수의 나란한 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 습도감지수단은 습도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 건조기체는 청정공기(Clean Dry Air : CDA) 또는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

   상기 에어나이프는 상기 기판 상단에 구비되거나 또는 상기 기판을 사이에 두고 서로 대응되는 상하 한 쌍으로 구비되어 각각 상기 기판으로 상기 건조기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 습도감지수단은 상기 적어도 하나의 에어나이프에 부착된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 습도감지수단과 연동하여 상기 베스 내의 습도를 외부로 표시하는 표시수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 표시수단은 상기 베스 내의 습도가 기준치 이상이나 이하일 경우에 경보음을 발하는 벨 또는 상기 습도를 문자나 기호 또는 이들의 조합으로 표시하는 모니터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
9. 제 1항 또는 제 7항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

   상기 습도감지수단과 연동하여 상기 베스 내의 습도에 따라 상기 에어나이프의 건조기체 분사압력 또는 상기 기판이송수단의 기판 이송속도를 제어하는 컨트롤부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 컨트롤부는 상기 베스 내의 습도가 높을 경우에 상기 에어나이프의 건조기체 분사압력을 높이거나 또는 상기 기판이송수단의 이송속도를 늦추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판건조장치.