KR20060069113A

KR20060069113A - 기판 합착 장치

Info

Publication number: KR20060069113A
Application number: KR1020040108207A
Authority: KR
Inventors: 이영종; 최준영; 박시현; 최봉환; 황재석
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-21
Also published as: KR100694530B1

Abstract

본 발명은 완성된 TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착하는 액정 패널용 기판 합착장치에 관한 것이다.

본 발명은, TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착시키는 액정 패널용 기판 합착 장치에 있어서, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 구비되며, 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 장착시키는 상정반과 하정반; 상기 상정반의 내부에 구비되며, 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 정전척; 상기 상정반에 장착된 기판을 낙하시키는 기판 낙하수단; 상기 상정반에 고정되는 기판과 상정반 사이에 기체를 공급하여 기판의 낙하를 돕는 기체 퍼징 수단;을 포함하여 구성되되, 상기 기체 퍼징 수단에는 공급되는 기체를 이온화시키는 이온화부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치를 제공한다.

LCD, 기판 합착, 기판 합착 장치, 정전척, 가스 퍼징

Description

기판 합착 장치{APPARATUS FOR ATTACHING SUBSTRATES}

도 1은 액정 패널의 구조를 나타내는 모식단면도이다.

도 2는 종래의 기판 합착 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 정전척의 구조를 나타내는 모식단면도이다.

도 4는 정전척에 의하여 기판 표면에 발생되는 전하 배열 모습을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온화부의 구조를 나타내는 단면도이다 .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 이온이 퍼징된 후의 기판 표면의 전하 배열 모습을 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 종래의 기판 합착 장치

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합착 장치

10, 110 : 진공 챔버 20, 120 : 상정반

30, 130 : 하정반 40, 140 : 정전척

50, 150 : 기체 퍼징 수단 160 : 이온화부

162 : 이온화실 164 : 그라운드 와이어

166 : 이온화 팁 168 : 제어수단

P1 : TFT 기판 P2 : 칼라필터 기판

S : 실링재 L : 액정

G : 게이트 밸브

일반적으로 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극이 형성되어 있는 TFT(Thin Film Transistor) 기판(P1)과 형광체가 도포된 칼라 필터(Color filter) 기판(P2) 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 배치된다.

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 도 2에 도시된 바와 같이, 그 내부를 진공 상태로 형성시킬 수 있는 기판 합착 장치(1)에 의하여 수행된다. 이러한 기판 합착 장치(1)에는, 진공 상태에서 기판을 합착시키므로 챔버(10) 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공 장치(도면에 미도시)가 마련되며, 챔버(10) 내에 칼라필터 기판(P2) 및 TFT 기판(P1)을 장착하기 위한 상정반(20) 및 하정반(30)이 챔버(10) 내부 상하측에 각각 마련된다. 이 상정반(20) 또는 하정반(30)은 상하 방향으로 구동할 수 있도록 마련된다. 따라서 양 기판을 합착하기 전에 양 기판을 접근시켜 양 기판 사이의 간격을 최소화할 수 있도록 한다.

그리고 이 상정반(20) 또는 하정반(30)에는 장착되는 TFT 기판(P1) 또는 칼라필터 기판(P2)을 고정시키기 위한 고정력을 발생시키 위하여 정전척(ESC:Electro Static Chuck, 40)이 마련된다. 일반적으로 기판 합착장치(1)에는 도 3에 도시된 바와 같은, bipolar-ESC가 사용된다. 즉, 소정 두께를 가지는 절연체(42) 내에 (+), (-) 전극(44, 46)을 배치하고, 이 전극에 전원을 인가한다. 그러면, 기판(P2) 표면은 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 분극 현상으로 인해 인위적인 극성을 띄게 되어, 정전력이 발생되는 것이다.

다음으로 기판 합착장치(1)에는, 얼라이너(도면에 미도시)가 마련된다. 양 기판을 합착시키기 위해서는 얼라이너(aligner)를 이용하여 기판의 위치를 조정하 여야 한다. 얼라이너는 하부 기판을 전후 좌우방향으로 병진운동시키거나, 회전운동시킴으로써 상부 기판의 위치와 일치되도록 한다.

또한 기판 합착장치(1)에는 양 기판의 얼라인이 완료되고, 양 기판 간격이 최소화되면, 상정반(20)에 고정되어 있는 칼라필터 기판(P2)을 자유 낙하시켜 하정반(30)에 장착되어 있는 TFT 기판(P1)과 합착시키는 기판 낙하 수단이 마련된다. 일반적으로 이 기판 낙하수단은 상정반(20)과 칼라필터 기판(P2) 사이에 불활성 기체를 불어 넣어 기판이 균일하게 낙하되도록 하는 기체 퍼징수단(50)으로 구성된다. 이 기체 퍼징수단(50)은 상정반(20)에 다수개의 기공을 형성시키고 그 기공을 통해 동시에 기체를 불어 넣어서 상정반(20)에 장착된 기판의 전면이 동시에 상정반(20)으로부터 이탈되도록 하는 것이다.

상정반(20)으로부터 기판을 낙하시키기 위해서는 먼저 정전척(40)의 전원을 차단하여 정전력을 제거한 후 기체를 퍼징한다. 그런데 정전척(40)의 전원을 차단하여도 기판과 정전척 사이에 형성된 정전력이 즉시 사라지는 것이 아니라, 일정 시간동안 잔존하는 현상이 발생한다. 따라서 기판의 모든 영역이 동시에 정전척으로부터 이탈되는 것이 아니라 불균일하게 특정영역이 먼저 이탈된다. 이렇게 기판이 불균일하게 이탈되면, 퍼징되는 기체가 특정한 부분에 집중되어 기체로 인한 버블이 발생하거나, 기체가 퍼징되지 않은 부분에서는 기판이 정전척으로부터 떨어지지 않아서 기판의 합착이 불량하게 이루어지는 등의 문제점이 발생한다.

특히, 이러한 문제점은 기판의 대면적화에 따라 점차 심각해지고 있다.

본 발명의 목적은 이온화된 기체를 퍼징하여 대면적 기판의 전영역이 균일하게 낙하되는 기판 합착 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착시키는 액정 패널용 기판 합착 장치에 있어서, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 구비되며, 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 장착시키는 상정반과 하정반; 상기 상정반의 내부에 구비되며, 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 정전척; 상기 상정반에 장착된 기판을 낙하시키는 기판 낙하수단; 상기 상정반에 고정되는 기판과 상정반 사이에 기체를 공급하여 기판의 낙하를 돕는 기체 퍼징 수단;을 포함하여 구성되되, 상기 기체 퍼징 수단에는 공급되는 기체를 이온화시키는 이온화부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치를 제공한다.

본 발명에서는, 이 이온화부를, 코로나 방전을 일으켜서 기체를 이온화시키는 코로나방전 이온화장치로 구성하여, 간이한 구성으로 용이하게 이온을 발생시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때 상기 기체는, 질소(N₂)인 것이 반응성이 없어서 바람직하다.

또한, 본 발명에서, 기체 퍼징 수단에는, 기체 흐름을 고속으로 단속하는 고속 단속 밸브가 더 마련되도록 함으로써, 기체 퍼징시 이온과 함께 퍼징되도록 한다.

이때 상기 고속 단속 밸브는, 솔레노이드(solenoid) 밸브인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착시키는 액정 패널용 기판 합착 장치에 있어서, 진공형성이 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 구비되며, 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 장착시키는 상정반과 하정반; 상기 상정반의 내부에 구비되며, 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 정전척; 상기 상정반에 장착된 기판을 낙하시키는 기판 낙하수단; 상기 상정반에 고정되는 기판과 상정반 사이에 기체를 공급하여 기판의 낙하를 돕는 기체 퍼징 수단;을 포함하여 구성되되, 상기 기체 퍼징 수단은, 이온화된 기체를 진공 챔버 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치를 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예들을 상세하게 설명한다.

< 실시예 1 >

본 실시예에 따른 액정 패널용 기판 합착 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110); 상정반(120); 하정반(130); 정전척(140); 기판 낙하수단(도면에 미도시); 기체 퍼징수단(150); 이온화부(160);를 포함하여 구성된다. 여기에서 진공 챔버(110), 상정반(120), 하정반(130), 정전척(140), 기판 낙하 수단은 종래의 그것과 동일한 구조 및 기능을 가지므로 반복하여 설명하지 않는다.

본 실시예에 따른 기체 퍼징수단(150)도 종래의 그것과 마찬가지로 기판을 상정반으로부터 균일하게 낙하시키기 위하여 상정반과 기판 사이의 공간에 기체를 퍼징하는 구성요소이다. 다만, 본 실시예에 따른 기체 퍼징수단(150)에는 퍼징되는 기체를 이온화시키는 이온화부(160)가 더 마련된다.

따라서 본 실시예에 따른 기체 퍼징수단(150)은 기체 보관 탱크(152); 기체 공급라인(154); 이온화부(160);를 포함하여 구성된다. 여기에서 기체 보관 탱크(152)는 기판 합착 장치(100)의 외부에 마련되며, 퍼징될 기체를 보관하는 역할을 한다. 그리고 기체 공급라인(154)은 전술한 기체 보관 탱크(152)와 상정반(120)을 연결하며, 기체 보관 탱크(152)에 보관된 기체를 상정반(120)에 공급하는 역할을 한다. 다음으로 이온화부(160)는 이 기체 공급라인(152)의 일 영역에 마련되며, 기체 공급라인(152)을 통과하는 기체를 이온화시키는 역할을 한다. 물론 이 이온화부(160)는 기체 보관 탱크(152)의 전단에 마련되어 이 기체 보관 탱크(152)에 공급되는 기체 자체를 이온화시키거나, 기체 보관 탱크(152) 내에 마련되어 이 기체 보관 탱크에 보관되는 기체를 이온화할 수도 있다.

본 실시예에서는 이 이온화부(160)를 코로나 방전 이온화 장치로 구성한다. 이 코로나 방전 이온화 장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 이온화실(162); 그라운드 와이어(164); 이온화 팁(166); 제어수단(168);으로 구성된다.

여기에서 이온화실(162)은 내부를 외부와 격리시키고, 그 내부에서 이온화가 진행되는 공간을 제공하는 역할을 한다. 이 이온화실(162)은 이온화 과정에서 열이 발생하므로 내열성 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 다음으로 그라운드 와이어(164)는 이온화실(162)의 내부와 외부에 걸쳐서 마련되며, 그 일단이 접지되어 마련된다. 이 그라운드 와이어(164)는 이온화실(162) 내의 이온 농도를 일정하게 유지시키기 위하여 발생한 이온들에 의한 이온화실(162)의 충전을 제어하는 역할을 한다. 그리고 이온화 팁(166)은 이온화실(162)의 내부에 마련되어 이온을 발생시키는 역할을 한다. 또한 제어수단(168)은 전술한 이온화 팁(166)에 정전압을 공급하여 일정한 코로나 방전을 발생시키는 역할을 한다.

그리고 본 실시예에 따른 기체 퍼징 수단(150)에는 고속 단속 밸브(156)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 고속 단속 밸브(156)는 기체 공급 라인 중 이온화부(160)가 인접한 곳에 마련되며, 기체 공급라인(154)을 통과하여 챔버 내부로 공급되는 기체 흐름을 고속으로 인가/차단하여 단속하는 역할을 한다.

이때 이 고속 단속 밸브(156)는 솔레노이드(solenoid) 밸브로 마련되는 것이 바람직하다.

따라서 본 실시예에 따른 기판 합착 장치(100)에서는, 양 기판의 얼라인 및 접근 과정이 완료되면, 이온화부(160)를 가동시켜 기체를 이온화시키면서 정전척 (140)에 공급되는 전원을 차단함과 동시에 고속 차단 밸브(156)를 개방하여 신속하게 이온화된 기체가 정전척과 기판 사이의 공간에 이온화된 기체를 분사하여 기판의 모든 영역에 대하여 정전력을 제거하는 것이다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 액정 패널용 기판 합착 장치도 실시예 1과 마찬가지로 진공 챔버; 상정반; 하정반; 정전척; 기판 낙하수단; 기체 퍼징수단;을 포함하여 구성된다.

다만, 본 실시예에서는 기체 퍼징수단에 이온화부가 마련되는 것이 아니라, 기체 보관탱크에 이온화된 기체를 채우는 것이 실시예 1과 상이하다. 즉, 외부로부터 공급되는 기체 자체를 이온화된 가스로 공급받아 보관한 상태에서 이 이온화된 가스를 진공 챔버 내부로 퍼징시키는 것이다.

이 경우에도 사용되는 기체는 질소인 것이 바람직하며, 기체 퍼징수단에는 고속으로 기체 흐름을 단속할 수 있는 고속 단속 밸브가 더 마련되는 것이 바람직하다.

다른 부분은 실시예 1과 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

본 발명에 따르면 정전척과 기판 사이의 공간에 특정 이온을 가진 기체를 공급하면 도 7에 도시된 바와 같이, 일정한 패턴의 전자 배열이 무너지고, 정전력이 상실되게 된다. 따라서 정전척으로부터 정전력이 일시에 신속하게 제거되어 기판이 균일하게 낙하되며, 우수한 기판 합착 작업이 이루어지는 장점이 있다.

Claims

TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착시키는 액정 패널용 기판 합착 장치에 있어서,

진공형성이 가능한 진공 챔버;

상기 진공 챔버 내에 구비되며, 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 장착시키는 상정반과 하정반;

상기 상정반의 내부에 구비되며, 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 정전척;

상기 상정반에 장착된 기판을 낙하시키는 기판 낙하수단;

상기 상정반에 고정되는 기판과 상정반 사이에 기체를 공급하여 기판의 낙하를 돕는 기체 퍼징 수단;을 포함하여 구성되되,

상기 기체 퍼징 수단에는 공급되는 기체를 이온화시키는 이온화부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제1항에 있어서, 상기 이온화부는,

코로나 방전을 일으켜서 기체를 이온화시키는 코로나방전 이온화장치인 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제2항에 있어서, 상기 기체는,

질소(N₂)인 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제2항에 있어서, 상기 기체 퍼징 수단에는,

기체 흐름을 고속으로 단속하는 고속 단속 밸브가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제4항에 있어서, 상기 고속 단속 밸브는,

솔레노이드(solenoid) 밸브인 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착시키는 액정 패널용 기판 합착 장치에 있어서,

진공형성이 가능한 진공 챔버;

상기 진공 챔버 내에 구비되며, 상하 각각 하나씩 한 쌍의 기판을 장착시키는 상정반과 하정반;

상기 상정반의 내부에 구비되며, 정전기력에 의하여 기판을 고정시키는 정전척;

상기 상정반에 장착된 기판을 낙하시키는 기판 낙하수단;

상기 상정반에 고정되는 기판과 상정반 사이에 기체를 공급하여 기판의 낙하 를 돕는 기체 퍼징 수단;을 포함하여 구성되되,

상기 기체 퍼징 수단은, 이온화된 기체를 진공 챔버 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제6항에 있어서, 상기 기체는,

질소(N₂)인 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제6항에 있어서, 상기 기체 퍼징 수단에는,

기체 흐름을 고속으로 단속하는 고속 단속 밸브가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.
제8항에 있어서, 상기 고속 단속 밸브는,

솔레노이드(solenoid) 밸브인 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판 합착 장치.