KR20060112446A - 액정표시장치 제조용 기판 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조를 위하여 기판을 지지 및 가열하는 핫플레이트 그리고 이러한 핫플레이트를 관통하여 승강됨으로써 상기 기판을 업/다운 시키는 리프트핀을 포함하는 기판 가열장치에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명은 상면에 기판이 안착되고 다수의 리프트핀홀이 상하로 투공된 핫플레이트와; 상하의 관통홀이 투공된 상태로 상기 리프트핀홀에 각각 삽입되어 상기 각 리프트핀홀의 직경을 실질적으로 축소시키는 핀가이드와; 상기 핫플레이트 배면에 승강 가능하게 대향된 업다운 플레이트와; 상기 각 관통홀을 관통하도록 상기 업다운 플레이트에 고정되어 상기 기판을 업/다운시키는 다수의 리프트핀을 포함하는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치를 제공한다.

이를 통해서 핫플레이트의 고온 발열에 원인한 열팽창에도 불구하고 파티클 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 장점을 나타내고, 그 결과 기판 오염을 현저하게 저감시키는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 제조용 기판 가열장치{substrate heating apparatus for manufacturing Liquid Crystal Display device}

도 1a와 도 1b는 각각 일반적인 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 핫플레이트에 대한 사시도와 일부단면도.

도 2는 일반적인 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 문제점을 설명하기 위한 핫플레이트의 일부단면도.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 모식도.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 핫플레이트에 대한 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 핫플레이트에 대한 일부 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 기판 가열장치의 핫플레이트에 마련되는 핀가이드에 대한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 기판 102,104 : 반입 및 반출면

110 : 핫플레이트 114 : 리프트핀홀

116 : 프록시메이트핀 120 : 리프트핀

140 : 업다운플레이트

본 발명은 액정표시장치 제조용 기판 가열장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치의 제조를 위하여 기판을 지지 및 가열하는 핫플레이트(hot plate) 그리고 이러한 핫플레이트를 관통하여 승강됨으로써 상기 기판을 업/다운(up/down) 시키는 리프트핀(lift pin)을 포함하는 기판 가열장치에 관한 것이다.

일반적인 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한 화상구현원리를 갖는 바, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.

이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면에 투명 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 기판을 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel) 그리고 여기에 빛을 공급하는 백라이트어셈블리(back light assembly)를 포함하며, 액정패널의 두 전계생성전극 사이의 전기장 크기에 따라 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절해서 투과율이 차이 나도록 한 후 여기에 백라이트어셈블리로부터 출사된 빛을 통과시켜 여러 가지 목적하는 화상을 표시한다.

최근에는 액정패널에 화상표현 기본단위인 화소(pixel)를 행렬방식으로 배열하고 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 이용하여 이들 각각을 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(Active Matrix type)이 색 재현성과 동영상표시에 뛰어나 널리 이용되고 있다.

한편, 일반적인 액정패널에 있어서 액정층과 접하는 양 기판의 내면에는 각각 액정분자의 초기 배열방향을 결정함과 동시에 단결정 질서를 부여하여 구동속도의 향상과 표시품위를 안정시키기 위한 배향막이 개재되고, 이러한 배향막은 재질에 따라 무기배향막과 유기배향막으로 구분될 수 있다.

이중 가장 널리 이용되고 있는 유기배향막은 폴리이미드(polyimide) 계열로 이루어지며, 그 제조공정은 기판 표면에 폴리이미드 계열의 배향물질을 도포하는 공정과, 상기 기판 표면에 도포된 배향물질을 가열 및 경화시키는 공정과, 경화된 막질 표면을 일정방향으로 러빙(rubbing)하는 공정을 포함한다.

이때 기판 표면의 배향물질을 경화시키기 위하여 상온 이상의 고온 환경을 제공하는 기판 가열장치가 활용되는 바, 일반적인 기판 가열장치는 소정의 히팅 수단이 내장된 상태로 기판이 각각 안착되도록 소정 간격을 두고 복층 구조를 이루는 적어도 하나의 핫플레이트(hot plate)를 요체로 한다. 그리고 이러한 핫플레이트에는 승강 가능한 다수의 리프트핀(lift pin)이 구비되어 기판의 로딩/언로딩(loading/unloading)에 편의를 제공한다.

이 같은 일반적인 액정표시장치 제조용 기판 가열장치에 대하여 핫플레이트의 사시도와 일부 단면도를 나타낸 도 1a 와 도 1b를 참조하여 설명한다.

보이는 바와 같이 기존의 핫플레이트(10)는 소정의 히팅수단이 내장된 상태로 수평하게 놓여진 대략 사각의 판 형상을 나타내고, 여기에는 상하로 다수의 리프트핀홀(14)이 규칙적으로 투공되어 있다. 그리고 이들 각각의 리프트핀홀(14)에는 리프트핀(20)이 각각 관통 삽입되어 있으며, 이들 리프트핀(20)은 외부 구동부에 의해 각각 별개로 승강하도록 이루어진다.

또한 핫플레이트(10) 표면에는 리프트핀(20)의 최대상승 높이보다 낮은 다수의 프록시메이트핀(proximate pin : 16)이 규칙적으로 배열되어 있는 바, 리프트핀(20)이 최대로 상승해서 핫플레이트(10) 상면을 돌출되면 외부의 로봇 등에 의해 기판(2)이 전달되어 다수의 리프트핀(20) 상에 놓여지고, 이어서 리프트핀(20)이 하강하여 기판(2)을 프록시메이트핀(16)에 올려놓는다. 따라서 기판(2)은 다수의 프록시메이트핀(16)에 의해 핫플레이트(10)와 근소한 간격을 두고 대면되며, 이 상태에서 핫플레이트(10)에 내장된 소정의 히팅수단이 발열하여 기판(2)을 가열하고, 가열 완료 후 다시 리프트핀(20)이 재상승하여 기판(2)을 들어올림으로써 로봇 등을 통해 외부로 반출되도록 한다.

이때 일반적인 핫플레이트(10)는 열전도성이 뛰어난 경량재질의 알루미늄(Al)으로 이루어지고, 기판(2)을 향하는 적어도 일면에는 정전기를 방지하기 위한 산화알루미늄(Al₂O₃)막이 코팅되어 있다. 아울러 리프트핀(20)은 통상 내구성이 큰 서스스틸로 이루어지며, 핫플레이트(10)의 리프트핀홀(14) 내경은 보통 3mm 정도이고 리프트핀(20)의 외경은 이보다 작은 2mm 정도이다.

한편, 상술한 핫플레이트(10)를 이용하는 기판(2) 가열에는 한가지 문제점을 나타내는데, 공정진행 중에 핫플레이트(10)는 120℃ 이상의 고온을 발하여 열팽창을 수반하고, 이로 인해 리프트핀(20)의 얼라인 상태가 변형되어 핫플레이트(10)와 마찰되는 현상이 나타난다.

그리고 이 같은 마찰에 의해 이물질인 파티클(particle)이 발생된다.

즉, 도 2는 앞서의 핫플레이트(10)를 이용한 기판 가열 시 리프트핀(20)과 핫플레이트(10)가 마찰을 일으키는 현상을 나타낸 도 1b의 일부단면도로서, 각각의 리프트핀홀(14)에 관통 삽입되어 개별 승강되는 리프트핀(20)이 기울거나 얼라인 상태가 변형되어 기판(2)이 안착되는 핫플레이트(10) 상면의 리프트핀홀(14) 입구 부분에서 마찰을 일으키고 있다.

이때 미설명 부호 12는 핫플레이트(10) 상면에 코팅된 산화알루미늄 막을 나타낸다. 그리고 이 같은 마찰에 의해 상대적으로 약한 알루미늄 재질인 핫플레이트(10) 또는 산화알루미늄막(12)이 긁혀 파티클이 발생되며, 기판 가열장치 내에서 핫플레이트(10)가 복층 구조를 이룸을 감안하면, 상기한 파티클은 아랫단의 핫플레이트에 놓여진 기판으로 낙하하거나 가열장치 내부를 부유하는 도중 기판에 부착되어 오염의 원인으로 작용된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온 발열하는 핫플레이트의 열팽창에 불구하고 파티클 발생을 효과적으로 제어할 수 있 는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치를 제공하는데 그 목적을 두며, 이를 통해 기판 오염을 현저하게 저감시키고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상면에 기판이 안착되고 다수의 리프트핀홀이 상하로 투공된 핫플레이트와; 상하의 관통홀이 투공된 상태로 상기 리프트핀홀에 각각 삽입되어 상기 각 리프트핀홀의 직경을 실질적으로 축소시키는 핀가이드와; 상기 핫플레이트 배면에 승강 가능하게 대향된 업다운 플레이트와; 상기 각 관통홀을 관통하도록 상기 업다운 플레이트에 고정되어 상기 기판을 업/다운시키는 다수의 리프트핀을 포함하는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치를 제공한다.

이때 상기 핀가이드와 상기 리프트핀은 서스스틸인 것을 특징으로 하고, 상기 핀가이드는 상기 리프트핀홀 내면에 밀착되는 원통부와; 상기 원통부 상면을 밀폐시키며 상기 관통홀이 투공된 입구면을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 특히 상기 리프트핀홀은 내부의 중간턱을 경계로 제 1 직경을 갖는 하단홀과 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖는 상단홀로 구분되는 것을 특징으로 하며, 이 경우 상기 핀가이드는 상기 하단홀에 삽입되어 상기 원통부는 상기 하단홀 내면에 밀착되고, 상기 입구면 가장자리는 상기 중간턱에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 핫플레이트에 내장된 히팅수단과; 상기 리프트핀의 최대/최저 승강위치 사이의 높이를 유지하도록 상기 핫플레이트 상면에 구비된 다수의 프록시 메이트핀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 핫플레이트는 복수로 구비되어 상하 복층을 이루는 것을 특징으로 하며, 상기 핫플레이트는 알루미늄 재질이고, 적어도 상기 상면으로 산화알루미늄막이 코팅된 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조용 기판 가열장치에 대한 모식도로서, 고온환경이 조성되고 기판의 반입면(102)과 반출면(104)을 제공하는 가열영역 내에 대략 사각의 판 형상을 나타내는 적어도 하나의 핫플레이트(110)가 상하 복층구조를 이루고 있다. 이때 각각의 핫플레이트(110) 내에는 소정의 히팅수단이 내장되어 있으며, 이는 일례로 전기에 의한 발열방식이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 기판 가열장치의 핫플레이트(10)에 안착되는 기판(2)은 가열이 요구되는 모든 상태일 수 있는 바, 일례로 배향막 형성을 위해 폴리이미드 계열 배향물질이 도포되어진 경우, 포토리소그라피(photolithography) 공정을 위해 소정의 박막이 증착된 경우, 포토레지스트(photoresist)가 도포된 경우, 상기 포토레지스트의 노광 및 현상을 통해 포토레지스트 패턴이 형성된 경우 등이 가능하며, 이들 여러 가지 상태의 기판은 핫플레이트에 의한 가열을 통해서 각각 배향물질의 경화와, 박막 내의 수분이 제거되는 이른바 프리베이크(prebake)와, 포토레지스트 내의 솔벤트(solvent)와 같은 휘발성분이 제거되는 소프트베이크(soft bake)와, 포토레지스트 패턴의 접착력을 강화시키기 위한 하드베이크(hard bake)가 각각 진행된다.

그리고 이 같은 핫플레이트(110)에는 승강 가능한 리프트핀이 구비되어 기판(2)을 업/다운시키고, 이를 통해 기판(2)의 로딩/언로딩 시 외부의 로봇과 기판을 주고받음에 편의를 제공한다.

보다 구체적으로, 첨부된 도 4와 도 5는 각각 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판 가열 장치의 핫플레이트(110)에 대한 사시도와 일부단면도로서, 경량의 알루미늄 재질로 이루어지며 소정의 히팅수단이 내장된 핫플레이트(110)는 적어도 기판이 안착되는 상면에 산화 및 정전기 방지를 위한 산화알루미늄막(112)이 코팅될 수 있고, 다수의 리프트핀홀(114)이 상하로 투공되어 있다.

그리고 기판(2)이 안착되는 핫플레이트(110) 상면에는 리프트핀(120)의 최대 상승위치보다 낮은 프록시메이트핀(116)이 구비되며, 따라서 가열 대상물인 기판(2)은 핫플레이트(110) 상면과 소정 간격을 유지하도록 상기 프록시메이트핀(116) 상에 지지되어 직접적인 가열에 의한 온도 불균일을 막고 공기층을 매개로 균일한 가열효과를 노린다.

또한 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114)에는 각각 승강 가능한 리프트핀(120)이 관통 삽입되어 기판이 안착되는 핫플레이트(110) 상면으로부터 돌출 가능하게 이루어지는데, 본 발명에 따른 가열장치에서 상기 리프트핀(114)은 바람직하게는 내구성이 큰 서스스틸로 이루어진다.

한편, 이 같은 본 발명에 따른 기판 가열장치는 리프트핀(120)의 승하강 시 핫플레이트(110)와의 마찰에 기인한 파티클 발생 가능성이 크게 저감된 것을 특징으로 하는 바, 이를 위해 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114) 내에 실질적으로 리 프트핀홀(114)의 내경을 축소시키는 핀가이드(130)가 각각 삽입되어 있다.

보다 구체적으로, 첨부된 도 6은 본 발명에 따른 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114)에 삽입되는 핀가이드(130) 만을 확대하여 나타낸 사시도로서, 이를 함께 참조하면, 상기 핀가이드(130)는 원통부(132) 그리고 이의 상면을 밀폐시키면서 리프트핀(120)이 관통 삽입되는 관통홀(134)이 투공되어진 입구면(136)으로 구분될 수 있다.

그리고 이 같은 핀가이드(130)는 리프트핀(120)과 동일한 서스스틸 재질로 이루어질 수 있는 바, 이중 입구면(136)에 투공된 관통홀(134)은 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114) 보다는 작고 리프트핀(130) 보다는 큰 사이즈를 유지한다. 일례로 리프트핀홀(114)의 내경은 3mm 정도이고 리프트핀(120)의 외경이 2mm 정도임을 감안하면 상기 핀가이드(130)의 관통홀(134) 내경은 2.2 내지 2.8mm 정도가 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 기판 가열장치의 핫플레이트(110)에 있어서, 리프트핀(120)은 각각 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114)을 비롯한 핀가이드(130)의 관통홀(134)을 모두 관통하여 승강하지만 직접적으로 리프트핀(120)을 가이드하는 역할은 상대적으로 직경이 작은 핀가이드(130)의 관통홀(134)이 담당하며, 그 결과 열팽창에 의한 리프트핀(120)의 미스얼라인 등이 발생하여도 리프트핀(120)은 핀가이드(130)의 관통홀(134)과 접촉하는 대신 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114)과는 직접적인 접촉이 불가능하다.

그 결과 내구성이 약한 알루미늄재질 핫플레이트(110) 내지는 상면에 코팅된 산화알루미늄막(112)과 접촉할 여지가 없어 파티클 발생 가능성은 크게 줄어든다.

이때 바람직하게는 핫플레이트(110)에 관통된 리프트핀홀(114)은 내부의 중간턱(115)을 기준으로 제 1 직경을 나타내는 하단홀(117)과 이보다 작은 3mm 정도를 유지하는 제 2 직경의 상단홀(119)로 구분될 수 있다. 그리고 이 경우 핀가이드(130)는 이중 하단홀(117)에 삽입되는 것으로, 핀가이드(130)의 원통부(132) 외면은 하단홀(117)의 내면에 밀착되고 입구면(132) 가장자리는 중간턱(115)에 밀착된다.

그 결과 핀가이드(130)의 관통홀(134)과 리프트핀(120)이 마찰하여 비록 미량의 파티클이 발생하여도 핀가이드(130)의 입구면(136)에 의해 아래로 쉽게 낙하하지 못하고, 상단홀(119)의 단차를 극복하고 외부로 빠져나가기 어려워 가열장치 내에서의 부유 가능성이 크게 줄어든다.

한편, 본 발명에 따른 기판 가열장치는 파티클 발생 억제를 위하여 상기한 핀가이드(130)의 채택을 비롯한 리프트핀홀(114)의 구조변경과 더불어 고온에 의한 열팽창에도 불구하고 다수의 리프트핀(120)이 제 위치를 벗어나지 않도록 하는 근본적인 방안을 제공하고 있는데, 이를 위해 핫플레이트(110)의 배면에 별도의 업다운 플레이트(140)가 대향 배치되고 여기에 각각의 리프트핀(120)을 고정시킴으로써 전체가 한꺼번에 승강하도록 하고 있다.

그 결과 열팽창 등과 같은 외부적 요인에 의해 리프트핀(120)의 얼라인 상태가 변형되는 것을 미연에 방지하여 파티클 발생 가능성을 크게 줄이게 된다.

이하, 상술한 본 발명에 따른 기판 가열장치를 이용한 기판 가열공정을 앞서의 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

최초 가열대상 기판(2)이 핫플레이트(110) 상에 안착되는 경우로서, 이 경우 핫플레이트(110) 배면에 대향 배치된 업다운 플레이트(140)는 별도의 구동부(미도시)에 의해 최대 상승높이를 유지하고, 그 결과 상기 업다운 플레이트(140)에 고정된 리프트핀(120) 또한 리프트핀홀(114)과 핀가이드(130)의 관통홀(134)을 관통하여 핫플레이트(110) 상면으로부터 최대 높이에 상승하여 있다.

이어서 로봇 등에 의해 기판 가열장치의 반입면(102)을 통해서 최대 승강높이의 리프트핀(120) 상에 기판(2)이 올려지고, 업다운 플레이트(140)가 하강하여 리프트핀(120)이 핫플레이트(110) 상면의 프롤시메이트핀(116) 이하의 높이로 균일하게 하강하는 과정 중에 기판(2)은 프록시메이트핀(116)으로 전달되어 핫플레이트(110) 상면과 소정간격을 두고 대면된다.

그리고 핫플레이트(110)에 내장된 소정의 히팅수단이 발열함에 따라 기판(2)과 핫플레이트(110) 사이의 공기층을 매개로 기판(2)이 균일하게 가열된다.

다음으로 기판가열이 완료되면 다시 업다운 플레이트(140)가 상승하여 리프트핀(120)이 기판(2)을 들어올리게 되고, 최대 높이에서 로봇이 기판(2)을 전달받아 반출면(104)을 통해서 외부로 반출시킨다.

이러한 과정 중에 기판(2)을 승하강 시키는 다수의 리프트핀(120)은 핫플레이트(110) 배면에 대향 배치된 업다운 플레이트(140)에 고정되어 한꺼번에 구동되고, 그 결과 고온의 열팽창에도 불구하고 얼라인 상태가 변화되지 않는다. 아울 러 서스스틸 재질로 이루어진 각각의 리프트핀(120)은 핫플레이트(110)의 리프트핀홀(114)에 내장된 동종(同種) 서스스틸 재질의 핀가이드(130)에 투공된 관통홀(134)에 의해 가이드 되고, 따라서 알루미늄 재질의 핫플레이트(110)와 접촉될 여지가 없어 파티클 발생 가능성이 크게 저감됨은 물론, 비록 미량의 파티클이 발생하여도 리프트핀홀(114) 외부로 쉽게 빠져나가지 못하여 기판(2)의 높은 청결도를 유지할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 기판 가열장치는 핫플레이트의 고온 발열에 원인한 열팽창에 불구하고 파티클 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 장점을 나타내고, 그 결과 기판 오염을 현저하게 저감시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 상면에 기판이 안착되고 다수의 리프트핀홀이 상하로 투공된 핫플레이트와;

   관통홀이 투공된 상태로 상기 리프트핀홀에 각각 삽입되어 상기 각 리프트핀홀의 직경을 실질적으로 축소시키는 핀가이드와;

   상기 핫플레이트 배면에 승강 가능하게 대향된 업다운 플레이트와;

   상기 각 관통홀을 관통하도록 상기 업다운 플레이트에 고정되어 상기 기판을 업/다운시키는 다수의 리프트핀

   을 포함하는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 핀가이드와 상기 리프트핀은 서스스틸인 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
3. 제 1항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

   상기 핀가이드는 상기 각 리프트핀홀 내면에 밀착되는 원통부와;

   상기 원통부 상면을 밀폐시키며 상기 관통홀이 투공된 입구면

   을 포함하는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 각 리프트핀홀은 내부의 중간턱을 경계로 제 1 직경을 갖는 하단홀과 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖는 상단홀로 구분되는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 핀가이드는 상기 하단홀에 삽입되어 상기 원통부는 상기 하단홀 내면에 밀착되고, 상기 입구면 가장자리는 상기 중간턱에 밀착되는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 핫플레이트에 내장된 히팅수단과;

   상기 리프트핀의 최대/최저 승강위치 사이의 높이를 유지하도록 상기 핫플레이트 상면에 구비된 다수의 프록시메이트핀

   을 더욱 포함하는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 핫플레이트는 복수로 구비되어 상하 복층을 이루는 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 핫플레이트는 알루미늄 재질이고, 적어도 상기 상면에 산화알루미늄막이 코팅된 액정표시장치 제조용 기판 가열장치.

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