KR20060000623A - 합착 검사기 - Google Patents

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KR20060000623A KR1020040049540A KR20040049540A KR20060000623A KR 20060000623 A KR20060000623 A KR 20060000623A KR 1020040049540 A KR1020040049540 A KR 1020040049540A KR 20040049540 A KR20040049540 A KR 20040049540A KR 20060000623 A KR20060000623 A KR 20060000623A
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Abstract

본 발명은 기판의 파손여부를 탐지할 수 있도록 구성되는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치에 관한 것으로서, 안착되는 기판을 진공 흡착방식으로 고정하는 진공홀들이 형성되는 기판 스테이지; 그리고 진공압의 수치에 따라 안착되는 기판의 파손여부를 탐지가 가능하도록, 상기 진공홀들에 연결되는 진공배관과 진공밸브가 구비되는 진공장치를 포함하여 구성되는 포함하여 구성되는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치를 제공한다.
액정표시장치, 포토 레지스트, 합착기, 합착 검사기, 기판 스테이지, 진공홀

Description

합착 검사기{Apparatus for Bonding Test}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부를 분해하여 나타낸 사시도
도 2는 일반적인 합착기를 나타낸 구성도
도 3은 종래의 합착 검사기를 개략적으로 나타낸 평면도
도 4는 본 발명에 따른 합착 검사기에 합착된 기판이 안착된 상태를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명에 따른 합착 검사기에 구비되는 기판 스테이지(Stage)를 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절단하여 나타낸 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 합착기 프레임 21: 상부 스테이지
22: 하부 스테이지 30: 액정 적하부
31: 상부 챔버 32: 하부 챔버
100: 합착된 기판 600: 합착 검사기
610: 기판 스테이지 611: 진공홀
612: 진공홈 라인 620: 카메라
630: 진공장치 631: 진공밸브
632: 진공배관
본 발명은 액정표시장치에 있어서 합착된 기판의 정렬(Align) 정도를 검사하는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 파손을 탐지할 수 있도록 구성되는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 저전압 구동, 저소비 전력, 풀 칼라 구현, 경박 단소 등의 특징을 가지며, 시계, 계산기, PC용 모니터, 노트북 등으로부터 항공용 모니터, 개인 휴대용 단말기 등에 다양하게 적용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 크게 화상을 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널을 구동하는 회로부로 나뉘어진다.
상기 액정표시패널은 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판, 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 기판, 그리고 상기 두 기판 사이에 형성되는 액정층으로 이루어진다.
상기 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판에는, 일정 간격을 가지고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인, 화소 영역을 정의하기 위하여 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 배열되는 복수개의 데이터 라인, 상기 화소 영역에 형성되어 화상을 표시하는 복수개의 화소 전극, 그리고 상기 게이트 라인과 데이트 라인이 교차되는 부분의 화소 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인의 구동신호에 의해 온/오프되어 상기 데이터 라인의 화상 신호를 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 구비된다.
그리고, 상기 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 기판에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분에 빛을 차단하는 블랙 매트릭스층, 상기 화소영역에 상응하는 부분에 형성되어 색상을 구현하는 R, G, B 칼라 필터층, 그리고 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성되는 공통전극이 구비된다.
물론, 아이피에스(IPS;In Plane Switching) 모드의 액정표시소자에서는 상기 공통전극이 상기 제 1 기판에 형성되기도 한다.
상기와 같이 구성되는 액정표시장치의 제조공정은, 유리기판 상에 배선패턴이나 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 등의 스위칭 소자 등을 형성하는 어레이 공정, 배향처리나 스페이서 배치 및 대향하는 유리기판 사이에 액정을 봉입하는 셀 공정, 그리고 드라이버(Driver) IC의 부착이나 백 라이트(Back Light) 장착 등을 하는 모듈(Module) 공정에 의하여 제작된다.
도 1을 참조하면, 상기 액정표시패널은 일정 공간을 가지고 서로 합착되는 하부기판(1)과 상부기판(2), 그리고 상기 하부기판과 상부 기판 사이에 주입되는 액정층(3)을 포함하여 이루어진다.
상기 하부기판(1)은, 일정 간격을 가지고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(4), 상기 게이트 라인에 수직한 방향으로 배열되는 복수개의 데이터 라 인(5), 상기 게이트 라인과 데이트 라인이 교차되는 각 화소 영역(P)에 형성되는 화소전극(6), 그리고 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 부분에 형성되는 박막트랜지스터(T)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 상부기판(2)은, 상기 화소 영역을 제외한 부분에 빛을 차단하는 블랙 매트릭스층(7), 상기 화소영역에 상응하는 부분에 형성되어 색상을 구현하는 R, G, B 칼라 필터층(8), 그리고 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성되는 공통전극(9)이 구비된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극, 전면에 형성된 게이트 절연막(미도시), 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위에 형성된 액티브층, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극, 그리고 상기 소오스 전극에 대향되도록 제공되는 드레인 전극을 포함하여 이루어진다.
상기 화소전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(Indium-tin-oxide: ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속으로 이루어진다.
상기 액정표시장치는 전술한 바와 같이, 어레이 공정, 셀 공정, 그리고 모듈(Module) 공정에 의하여 제작되며, 상기 어레이 공정은, 상기 유리기판 상부에 패턴을 형성시키는 포토 공정(Photo Lithography)과 식각 공정을 포함하여 이루어진다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 정확하게 얼라인(Align), 즉 정렬시켜 상호 합착시키는 종래의 합착기와 상기 합착된 기판의 정렬 정도를 검사하는 종래의 합착 검사기(60)에 대해 설명한다.
도 2는 액정 적하방식을 이용한 합착기로서, 외관을 이루는 프레임(10), 상부 기판과 하부 기판이 안착되는 스테이지부(21,22), 밀봉제(Sealant) 토출부(미도시), 액정적하부(30), 챔버부(31,32), 챔버 이동수단, 그리고 스테이지 이동수단을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 스테이지부는, 상부 스테이지(21)와 하부 스테이지(22)로 구성된다.
그리고, 상기 챔버부(31,32)는 상부 챔버(31)와 하부 챔버(32)로 구성된다 여기서, 상기 상부 챔버(31)에는, 진공장치(미도시)에 연결되어 기판의 합착시 상기 챔버부를 진공 상태로 만드는 진공 밸브(23)과 진공배관(24)가 연결되고, 가스나 공기의 공급장치에 연결되어 상기 챔버부를 대기압으로 복원시키는 가스밸브(25)와 가스튜브(26)가 연결되며, 상기 상부 챔버(31)의 상측에는 기판의 합착을 위하여 상기 상부 스테이지를 이동시키는 구동모터(50)가 구비된 상기 스테이지 이동수단이 구비된다.
상기 하부 챔버(32)는 상기 챔버 이동수단의 구동모터(40)에 의하여 상기 밀봉제와 상기 액정 적하 위치와 상기 기판의 합착 위치로 선택적으로 이동하게 된다.
상기의 구성을 가지는 종래의 합착기에 의하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판이 상호 합착되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 상부 스테이지(21)에 어느 하나의 기판이 고정되고, 상기 하부 스테이지(22)에 다름 하나의 기판이 로딩되어 고정된다.
다음으로, 상기 하부 스테이지 상의 기판에는 상기 밀봉제(Sealant) 토출부와 액정 적하부에 의하여 밀봉제의 도포와 액정의 적하가 이루어진다. 상기 밀봉제의 도포와 상기 액정의 적하가 완료되면, 상기 챔버 이동수단에 의하여 상기 하부 챔버(32)가 상기 상부 챔버(31)의 하측으로 이동하여 밀착됨으로써, 밀폐된 공간이 형성된다.
상기와 같이 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의하여 밀폐된 공간이 형성되면, 상기 진공장치에 연결된 상기 진공밸브(23)와 상기 진공배관(24)에 의하여 상기 챔버부의 내부 공간이 진공 상태가 된다.
상기 챔버부(31,32)의 내부 공간이 진공 상태에 도달하면, 상기 스테이지 이동수단에 의하여 상기 상부 스테이지가 하향 이동하면서 상기 상부 스테이지에 부착된 기판(51)을 상기 하부 스테이지(52)에 고정된 기판에 근접시키고, 이 상태에서 상기 두 기판을 정확하게 정렬시킨 후, 상기 두 기판을 상호 가압하여 합착시키게 된다.
상기와 같이 두 기판이 합착된 상태에서 상기 두 기판의 정렬이 어긋나지 않도록 상기 밀봉제의 UV를 조사하거나 열 또는 압력을 가하여 경화시킨 후, 상기 챔버부에 가스나 공기를 공급하여 상기 챔버부의 내부를 대기압으로 복원시키고, 상기 합착된 기판을 반출하게 된다.
상기와 같이 두 기판의 합착이 완료되면, 도 3에 도시된 합착 검사기에 의하여 상기 두 기판의 정렬 정도, 즉 얼라인(Align) 정도를 검사하게 된다.
도 3을 참조하면, 종래의 합착 검사기(60)는 합착된 기판이 안착되어 고정되는 기판 스테이지(61), 상기 기판 스테이지의 측방에 구비되어, 상부 기판과 하부 기판에 각각 형성된 얼라인 키(Align key)의 정렬 정도를 측정하는 카메라(62)들을 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 카메라(62)들을 이용하여 상기 합착된 기판의 얼라인 키를 촬영하여 상기 상부기판과 하부기판 간의 합착 정도에 대한 데이터를 얻게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 합착 검사기는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 종래의 합착 검사기에 의하면, 상기 합착기에 의한 합착 공정이나 그 이전 단계에서 이물질의 유입이나 충격에 기인한 기판의 파손시, 상기 합착기 내부의 관찰이 어렵고 상기 기판의 파손을 탐지할 수 없어서 제품의 품질관리가 어려우며, 이로 인해 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
둘째, 종래의 합착 검사기에 의하면, 파손된 기판이 기판의 합착 이후 단계의 공정으로 계속 진행되어 생산 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정표시장치의 제조 공정 중 기판의 파손 여부를 탐지할 수 있는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 안착되는 기판을 진공 흡착방식 으로 고정하는 진공홀들이 형성되는 기판 스테이지; 그리고 진공압의 수치에 따라 안착되는 기판의 파손여부를 탐지가 가능하도록, 상기 진공홀들에 연결되는 진공배관과 진공밸브가 구비되는 진공장치를 포함하여 구성되는 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치를 제공한다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 제공되는 합착 검사기를 설명한다.
본 발명에 따른 합착 검사기(600)는, 어느 하나의 기판에 액정 적하한 후 두 기판을 밀봉제(Sealant)에 의하여 상호 합착하는 합착기, 또는 액정을 적하하지 않은 상태로 밀봉제를 경화시켜 두 기판을 접착시켜 두 기판 사이의 갭(Gap)을 균일하게 형성하는 핫 프레스(Hot press)에 의하여 상호 합착되는 컬러 필터층이 형성되는 상부 기판(101)과 박막 트레지스터가 형성된 하부기판(102)의 정렬 정도를 측정하는 동시에 상기 기판의 파손여부를 탐지할 수 있도록 구성된다.
상기 합착 검사기(600)을 보다 상세하게 설명하면, 상기 합착 검사기(600)는, 합착된 기판(100)이 안착되어 고정되는 기판 스테이지(Stage; 610), 상기 기판 스테이지(610)의 측방에 구비되어, 상부 기판(101)과 하부 기판(102)에 각각 형성된 얼라인 키(Align key;100a,100b)의 정렬 정도를 측정하는 카메라(620)들을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로 제공되는 상기 합착 검사기(600)는, 안착되는 기판(100)을 진공흡착 방식에 의하여 고정하는 것뿐만 아니라, 상기 진공압의 수치에 따라 상기 안착된 기판의 파손여부를 탐지할 수 있도록 구성된다.
이를 위하여, 상기 합착 검사기(600)는 진공밸브(631)와 진공배관(632)이 구비된 진공장치(630)를 더 포함하여 이루어지며, 상기 기판 스테이지(610)에는 상기 진공장치의 진공배관(632)에 연결되는 진공홀(611)들이 형성된다.
여기서, 상기 진공홀(611)들은, 상기 기판 스테이지 전체에 형성되나, 주로 기판(100)의 저면 가장자리를 흡착하도록 상기 기판 스테이지(610)의 가장자리를 따라 형성되는 것이 바람직하다. 이는 기판의 파손이 주로 그 가장자리에서 발생하기 때문이다.
또한, 상기 기판이 안착되는 상기 기판 스테이지(610)의 상면에는 상기 진공홀(611)에서 연장되는 진공홈 라인(612)이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 진공홀(611)들만을 형성하는 것보다 기판의 더 넓은 면적을 탐지할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 상기 진공홈 라인(612)은 상기 진공홀(611)들 중 두 개 이상의 진공홀들을 상호 연결하도록 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 진공홈 라인(612)은 그 깊이가 2mm이고, 그 폭이 5mm로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 합착된 기판(100)의 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 합착 검사기(600)는, 상기 기판(100)의 고정을 위하여 상기 진공장치(630)가 구동될 때, 상기 기판(100)에 있어서 상기 진공홀(611) 및/또는 상기 진공홈 라인(612)에 접촉되는 부분이 파손된 경우에는 기밀이 유지되지 않아, 진공압의 수치가 기 설정된 소정 압력이 되지 못 하고, 이러한 경우에는 안착된 기판(100)이 파손된 것으로 판단되어 경고음 등을 울리게 된다.
여기서, 상기 진공장치(630) 또는 상기 기판 스테이지(610)의 진공홀에는 진공압 감지센서(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 합착 검사기(600)에 의한 합착된 기판의 정렬(Align) 정도를 검사하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 합착 검사기의 기판 스테이지(600)에 상기 합착기 또는 핫 프레스에 의해 합착된 기판(100)이 안착되면, 상기 진공밸브(631)가 개방된 상태에서 상기 진공장치(630)가 가동되어, 상기 진공홀(611)들과 상기 진공홈 라인(612)이 상기 안착된 기판(100)의 저면을 진공 흡착방식에 의하여 고정하게 된다.
상기 기판(100)의 고정 과정에서, 상기 진공압의 수치가 기 설정된 소정 압력이 되지 않으면, 상기 진공홀(611) 및/또는 상기 진공홈 라인(612)에 접촉되는 부분이 파손된 것으로 판단되어, 경고음이 울리게 되고, 이에 따라 파손된 기판은 후 공정을 진행하지 아니하고 파손의 정도에 따라 처리된다.
상기의 과정을 거쳐 파손되지 않은 기판의 고정이 완료되면, 상기 카메라(620)들을 이용하여 상기 합착된 기판의 얼라인 키(100a,100b)를 촬영하여 상기 상부기판과 하부기판 간의 정렬 정도에 대한 데이터를 얻게 된다.
한편, 상기의 구성을 가지는 기판 스테이지(610)와 상기 진공탐지장치가 구비된 상기 진공장치(630)는 상기 합착 검사기 이외에도 액정표시장치의 제조장치에도 적용할 수 있다.
예를 들면, 상기 기판 스테이지(610)와 상기 진공탐지장치가 구비된 상기 진공장치(630)를 상기 기판을 합착하는 합착기나 핫 프레스 등에도 적용하여 그 해당 공정에서도 미리 기판의 파손 여부를 탐지할 수 있도록 할 수 있다.
즉, 별도로 도시되지는 않았으나, 외관을 이루는 프레임, 합착될 기판이 각각 안착되는 상부 스테이지와 하부 스테이지, 밀봉제 토출부(미도시), 액정 적하부, 상부 챔버와 하부 챔버로 구성되는 챔버부, 챔버 이동수단, 그리고 스테이지 이동수단을 포함하는 합착기에, 상기 상부 스테이지와 상기 하부 스테이지 중 적어도 어느 하나에 상술한 기판 스테이지(610)와 상기 진공압 감지센서, 그리고 상기 진공장치(630)를 적용하여 기판의 파손 여부를 미리 탐지할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
상술한 본 발명에 따른 합착 검사기 및 액정표시장치의 제조장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 의하면, 기판의 파손 여부를 최종생산 전에 미리 탐지하여 제품의 품질관리에 있어서 신뢰도를 높일 수 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 기판의 파손 여부가 미리 탐지되므로, 불필요한 후 공정 단계를 진행하지 아니하여, 원가절감과 생산증대에 기여한다.

Claims (10)

  1. 합착된 기판의 정렬 정도를 검사하는 합착 검사기에 있어서,
    안착되는 기판을 진공 흡착방식으로 고정하는 진공홀들이 형성되는 기판 스테이지; 그리고
    진공압의 수치에 따라 안착되는 기판의 파손여부를 탐지가 가능하도록, 상기 진공홀들에 연결되는 진공배관과 진공밸브가 구비되는 진공장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 합착 검사기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공홀들은,
    상기 기판 스테이지의 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 합착 검사기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지는,
    상기 기판이 안착되는 면에 형성되어 상기 진공홀에서 연장되는 진공홈 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 합착 검사기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진공홈 라인은,
    그 깊이가 2mm이고, 그 폭이 5mm인 것을 특징으로 하는 합착 검사기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공장치에는,
    상기 진공압을 감지하는 진공압 감지센서가 구비된 것을 특징으로 하는 합착 검사기.
  6. 액정표시장치를 제조에 사용되는 액정표시장치의 제조장치에 있어서,
    안착되는 기판을 진공 흡착방식으로 고정하는 진공홀들이 형성되는 기판 스테이지; 그리고
    진공압의 수치에 따라 안착되는 기판의 파손여부를 탐지가 가능하도록, 상기 진공홀들에 연결되는 진공배관과 진공밸브가 구비되는 진공장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공홀들은,
    상기 기판 스테이지의 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지는,
    상기 기판이 안착되는 면에 형성되어 상기 진공홀에서 연장되는 진공홈 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공홈 라인은,
    그 깊이가 2mm이고, 그 폭이 5mm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공장치에는,
    상기 진공압을 감지하는 진공압 감지센서가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
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