KR20070003163A

KR20070003163A - 기판 반송장치

Info

Publication number: KR20070003163A
Application number: KR1020050058915A
Authority: KR
Inventors: 허정훈
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-05
Also published as: KR101203780B1

Abstract

본 발명의 기판 반송장치는 유동이 가능한 가이드롤러의 설치로 반송중인 기판의 이탈을 방지하는 동시에 기판과 가이드롤러가 부딪혀 기판에 파손이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 액정표시장치용 기판을 단위 공정으로 반송하기 위한 컨베이어 벨트; 및 상기 컨베이어 벨트의 양측에 위치하여 상기 기판의 직선 반송을 유도하는 헤드와 상기 헤드에 체결되며 컨베이어 벨트의 지지부에 유동이 가능하도록 삽입되는 몸체 및 상기 몸체의 일 끝단에 설치되는 탄성부재로 구성되는 가이드 롤러를 포함한다.

액정표시장치, 반송장치, 가이드 롤러, 탄성부재

Description

기판 반송장치{APPARATUS FOR TRANSFERRING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE SUBSTRATE}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 제조공정을 개략적으로 나타내는 순서도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 기판의 반송 유닛을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러를 개략적으로 나타내는 측면도.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 기판 반송장치를 통해 기판을 반송하는 과정을 순차적으로 나타내는 평면도.

도 5는 기판의 반송과정에서 발생하는 기판의 파손불량을 예를 들어 나타내는 평면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 기판 150,150A,150B : 가이드 롤러

151 : 가이드 롤러 헤드 152 : 몸체

160 : 지지부 170 : 탄성부재

200A,200B : 컨베이어 300 : 로봇

400 : 이송롤러 500 : 반송 유닛

본 발명은 기판 반송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치용 기판에 소정 처리를 하는 때에 처리 전후의 기판을 반송하기 위한 반송장치에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.

상기 액정표시장치는 크게 어레이(array) 기판과 컬러필터(color filter) 기판 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

이때, 어레이 기판은 상기 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT), 그리고 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극으로 구성된다.

또한, 컬러필터 기판은 적(Red; R), 녹(Green; G), 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 서브-컬러필터를 포함한 컬러필터와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 상기 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 구성된다.

이와 같이 구성된 어레이 기판과 컬러필터 기판은 실런트(sealant)에 의해 합착되어 액정표시패널을 구성하는데, 이때 두 기판의 합착은 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.

즉, 액정표시장치의 제조공정은 서로 다른 제조공정을 거쳐 완성된 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정 셀(cell)을 형성하는 일련의 공정으로 이루어지며, 이를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 어레이 기판 위에 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인을 형성하고, 상기 각각의 화소영역에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 스위칭소자인 박막 트랜지스터를 형성한다(S01). 이 때, 상기 어레이 기판 위에 상기 박막 트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 컬러필터 기판에는 상기 어레이 기판 제조공정과 다른 공정에 의해서 적, 녹, 청의 서브-컬러필터를 포함하는 컬러필터와 블랙매트릭스 및 공통전극을 형성한다(S04).

이어서, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 위에 각각 배향막을 도포한 후, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력을 제공하기 위한 배향막의 러빙(rubbing) 공정을 진행한다(S02, S05).

다음으로, 상기 어레이 기판에 셀갭(cell gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 산포하고, 컬러필터 기판의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판에 압력을 가하여 합착한다(S03, S06, S07).

한편, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널영역이 형성되고 상기 패널영역 각각에 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 형성되기 때문에, 낱개의 액정표시패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단 및 가공해야만 한다(S08).

마지막으로, 상기와 같이 가공된 개개의 액정표시패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후, 상기 각 액정표시패널의 불량 여부를 가리는 검사 공정 진행함으로써 액정표시장치를 제작하게 된다(S09).

이와 같이 액정표시장치의 제조공정은 실리콘 반도체 제조공정과 유사하여 기판 상에 증착된 박막을 패터닝하기 위해 포토리소그래피(photolithography)공정, 식각(etching)공정 및 세정(cleaning)공정과 같은 서로 상이한 단위 공정으로 이루어지는 데, 이와 같은 단위 공정은 상기 박막의 형성에 따라 다수 번 반복 작업이 필요하다.

여기서, 상기 각각의 단위공정을 위하여 상기 기판은 안전하게 반송되어야 할뿐만 아니라 상기 식각공정 및 세정공정시 공정의 효율을 높이기 위해 반송과 동시에 상기 식각공정 및 세정공정이 이루어질 경우도 있다. 따라서, 이러한 기판 반송장치는 액정표시장치의 제조공정에는 없어서는 안될 장치이다.

일반적인 기판 반송장치로 무인 반송대차(Automatic Guided Vehicle; AGV)가 있으며, 상기 무인 반송대차는 청정실의 마루에 설치되는 레일을 따라 주행하며 액정표시장치의 각 제조공정에서 완성된 액정패널을 반송시키게 된다.

상기와 같은 무인 반송대차를 이용한 기판 반송은 각 공정라인의 포트(port) 별로 카세트의 투입 및 취출이 각각 개별적으로 이루어짐으로 인해 제한된 공간에 있는 카세트 반송대차용 동선의 배치가 복잡해지게 된다. 그 결과 청정실의 공간 활용이 나빠지게 되며 신속한 반송이 이루어지지 못하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 인-라인 반송으로 청정실의 공간을 효과적으로 활용하는 동시에 생산 로스(loss)를 최소화하도록 한 기판 반송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기판을 얼라인(align)된 상태에서 인-라인 반송하는 동시에 기판의 파손을 방지하도록 한 기판 반송장치를 제공하는 것이다.

기타 본 발명의 다른 특징 및 목적은 이하 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치용 기판 반송장치는 액정표시장치용 기판을 단위 공정으로 반송하기 위한 컨베이어 벨트; 및 상기 컨베이어 벨트의 양측에 위치하여 상기 기판의 직선 반송을 유도하는 헤드와 상기 헤드에 체결되며 컨베이어 벨트의 지지부에 유동이 가능하도록 삽입되는 몸체 및 상기 몸체의 일 끝단에 설치되는 탄성부재로 구성되는 가이드 롤러를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판 반송장치의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 기판의 반송 유닛을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

이하에 있어서는 플라즈마 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition; CVD)법에 의해 피처리체인 액정표시장치용 유리기판에 성막처리를 행하는 단위 공정을 실시하기 위한 이송에 한정하여 설명을 한다.

그러나, 본 발명이 상기와 같은 단위 공정을 위한 반송에 한정되는 것은 아니며, 피처리체에 소정의 처리를 행하는 어떠한 단위 공정을 위한 반송이라도 본 발명이 응용될 수 있을 것이다. 또한, 처리가 완료된 피처리체를 다음 단위 공정을 위해 반출하기 위한 반송에 대하여도 본 발명이 응용될 수 있을 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 반송 유닛(500)은 로봇(300)이 설치된 로딩부와 기판(100)을 처리실로 반송하기 위한 반송부로 이루어져 있다.

이때, 상기 로딩부의 로봇(300)은 기판(100)을 로딩하거나 언로딩하기 위해 다수개의 로봇 암(310)을 구비하며, 상기 로봇 암(310)에 의해 로딩된 기판(100)은 로딩부의 컨베이어 벨트(200A) 위에 놓여되게 된다.

상기 반송부는 다수개의 컨베이어 벨트(200B)로 구성되는 제 1 반송부와 다수개의 이송롤러(400)로 구성되는 제 2 반송부를 포함한다. 이와 같이 본 실시예의 반송부는 컨베이어 벨트(200B)로 구성되는 제 1 반송부와 이송롤러(400)로 구성되는 제 2 반송부로 이루어진 경우를 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 반송부는 상기 제 1 반송부 또는 제 2 반송부만으로 구성될 수 있으며, 상기 제 1 반송부와 제 2 반송부가 다수개 결합되어 있을 수도 있다.

상기 처리실은 상기 반송부로부터 반입된 액정표시장치용 유리기판에 성막처리를 하기 위한 소정의 공정장비영역이다.

이때, 상기 컨베이어 벨트(200A, 200B)와 이송롤러(400)의 측부 또는 하부에는 모터(미도시)가 설치되어 있어 상기 컨베이어 벨트(200A, 200B)와 이송롤러(400)의 회전운동을 통해 기판(100)을 처리실로 반송하게 된다.

이와 같이 본 실시예의 반송 유닛(500)은 다수의 단위 공정들을 신속하게 처리하기 위해 컨베이어 벨트(200A, 200B) 또는 이송롤러(400)를 이용한 인-라인 반송을 하게 된다.

전술한 바와 같이 본 실시예의 반송 유닛(500)에는 일련의 단위 공정이 연결되어 있으며, 상기 단위 공정을 진행하기 전후에 상기 기판(100)면을 세정하기 위 한 소정의 세정장치와도 연결될 수 있다. 상기 세정은 샤워 방식, 브러시 등 여러 가지 세정장치에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시예의 반송 유닛(500)은 상기 로딩부와 제 1 반송부의 소정 측면에 다수개의 가이드 롤러(150A, 150B)를 구비하여 기판(100)이 틀어지지 않게 반송되도록 한다. 또한, 상기 가이드 롤러(150A, 150B)는 기판(100)이 상기 반송 유닛(500)을 따라 이동하면서 다수의 공정, 예를 들면 에어(air)에 의한 세정공정 또는 분사식 식각공정 등을 거치게 됨에 따라 상기 기판(100)이 좌우로 밀리게 될 때 이를 원 상태로 정렬시키는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 가이드 롤러(150A, 150B)는 기판(100)의 진행방향과 나란하게 배열되어 상기 기판(100)의 직선 반송을 유도하며, 상기 가이드롤러(150A, 150B)는 기판(100)이 반송될 때 상기 기판(100)이 스치듯이 지날 수 있도록 기판(100)과 소정간격, 예를 들면 1~3mm정도의 갭을 둘 수 있다. 그러므로 반송로를 중심으로 좌, 우측 가이드 롤러(150A, 150B)간의 거리는 기판(100)의 폭보다 조금 크게 구성할 수 있다. 이와 같이 가이드 롤러(150A, 150B)와 기판(100)을 일정거리 이격시킴으로써 기판(100)과 가이드 롤러(150A, 150B)가 불필요하게 접하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 도면에는 상기 가이드 롤러(150A, 150B)가 기판(100)이 반송되는 방향으로 등간격으로 설치된 경우를 예를 들고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러를 개략적으로 나타내는 측면 도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가이드 롤러(150)는 기판이 로딩되는 높이에 형성된 가이드 롤러 헤드(151)와 나사와 같은 체결수단(153)을 통해 상기 가이드 롤러 헤드(151)와 체결되는 몸체(152)로 이루어져 있다.

이때, 상기 몸체(152)는 상기 가이드 롤러 헤드(151)를 축으로 하부로 길게 뻗은 제 1 몸체(152A)와 상기 제 1 몸체(152A)의 끝단에서 수평한 방향으로 연장된 제 2 몸체(152B)로 이루어져 있다. 상기 제 2 몸체(152B)는 지지부(160) 내에 삽입되어 있으며, 이때 상기 가이드 롤러(150)의 제 2 몸체(152B)가 삽입되는 지지부(160)의 소정 상부에는 소정길이를 가진 홈(165)이 형성되어 있어 상기 홈(165)을 따라 상기 제 1 몸체(152A)를 비롯한 가이드 롤러(150) 전체가 좌우방향으로 유동이 가능하게 된다. 또한, 상기 제 2 몸체(152B)의 끝단에는 스프링과 같은 탄성력을 가진 탄성부재(170)가 설치되어 있어 상기 가이드 롤러(150)가 외력(外力)에 의해 좌우방향으로 이동되더라도 상기 탄성부재(170)의 복원력(復原力)에 의해 상기 가이드 롤러(150)는 원위치를 회복할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시예는 로딩된 기판이 한계치를 벗어나 틀어지게 된 경우에 가이드 롤러 헤드(151)와 기판이 충돌하게 되더라도, 상기 가이드 롤러(150)가 유동이 가능한 구조로 되어 있어 그 충격을 줄일 수 있게 되며 상기 탄성부재(170)에 의해 가이드 롤러(150)는 원위치를 회복하여 기판의 진행방향을 보정(補正)해주게 된다.

상기 가이드 롤러 헤드(150)는 고온에서도 견디면서 기판과 충돌하여도 기판에 파손을 주지 않는 테프론 계열의 고분자 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 가이드 롤러 헤드(151)는 상기 가이드 롤러(150)의 축 방향으로 자유롭게 회전할 수 있다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 기판 반송장치를 통해 기판을 반송하는 과정을 순차적으로 나타내는 평면도로써, 본 실시예의 유동이 가능한 가이드 롤러에 의해 기판이 틀어짐 없이 반송되는 과정을 예를 들어 나타내고 있다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 컨베이어 벨트(미도시) 위에 로딩된 기판(100)은 가이드 롤러(150)에 의해 정렬되어 반송되게 된다.

여기서, 설명의 편의를 위해 도시된 화살표 방향으로 기판(100)이 이동된다고 가정하며, 상기 기판(100)과 가이드 롤러(150) 사이에는 소정간격(d)을 유지하게 된다. 즉, 상세하게는 상기 가이드 롤러(150)의 헤드와 기판(100)은 1~3mm정도의 갭을 가지며 상기 좌우 가이드 롤러(150)에 의해 상기 기판(100)이 직선으로 유도되어 반송되게 된다.

이때, 도 4b에 도시된 바와 같이, 반송 중 기판(100)이 일부 틀어지게 되는 경우에는 틀어진 기판(100)은 그 측면이 좌우 가이드 롤러(150)에 접하게 되고, 그 틀어짐이 한계치 이하인 경우에는 상기 좌우 가이드 롤러(150)에 의해 기판의 얼라인이 보정되게 된다.

그러나, 도 4c에 도시된 바와 같이, 한계치 이상으로 기판(100)이 틀어지게 되는 경우에는 상기 기판(100)과의 충격으로 소정의 가이드 롤러(150)가 외부방향 으로 이동하게 된다. 이때, 전술한 바와 같이 상기 가이드 롤러(150)에는 탄성부재(미도시)가 구비되어 있어 상기 탄성부재를 통해 상기 충격량을 흡수하도록 함으로써 가이드 롤러(150)와 기판(100)의 충돌로 인한 기판(100)의 손상 및 파손을 방지할 수 있게 된다.

만약, 가이드 롤러(100)에 탄성부재가 설치되지 않았을 경우라면 도 5에 도시된 바와 같이, 한계치를 벗어난 기판(100)과 가이드 롤러(150)와의 충격으로 그 충격에 의해 기판(100)이 손상되거나 파손될 수 있다.

전술한 바와 같이 기판(100)은 상기 반송장치를 따라 이동하면서 다수의 공정, 예를 들면 세정공정 또는 분사식 식각공정 등을 거치게 되며, 상기 공정들에 의해 기판(100)이 좌우로 밀리는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 상기 세정공정 또는 분사식 에칭공정에서는 기판의 요동이 많아 반송장치의 좌, 우측에 가이드 롤러(150)를 사용하여 기판(100)의 요동을 방지하는 데, 상기 과정에서 기판(100)이 과도하게 틀어진 경우에는 상기 가이드 롤러(150)와의 충돌로 기판(100)은 파손되는 경우가 발생한다. 그러나, 본 실시예와 같이 가이드 롤러(150)에 탄성부재를 설치하고 유동이 가능하도록 구성하게 되면 상기의 문제를 해결할 수 있게 된다.

이와 같이 기판(100)에 의해 외부로 이동된 소정의 가이드 롤러(150)는 도 4d에 도시된 바와 같이, 탄성부재의 탄성력에 의해 내부방향으로 복원되어 원위치로 이동되게 된다.

이때, 상기 가이드 롤러(150)의 복원력에 의해 틀어진 기판(100)은 원위치로 정렬되게 되어 도 4e에 도시된 바와 같이, 로딩된 직선방향과 동일한 방향으로 기 판(100)의 반송이 이루어지게 된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 바람직한 실시예로서 해석되어야 한다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 반송장치는 액정표시장치의 생산을 위한 기판의 반송 중에 기판이 손상되거나 파손되는 경우를 방지할 수 있어 생산 로스를 줄일 수 있게 되는 효과를 제공한다.

즉, 본 발명의 기판 반송장치는 유동이 가능한 가이드 롤러를 구비함으로써 기판이 반송로에서 이탈하지 않게 반송되도록 할 수 있으며, 기판이 틀어지는 경우라도 가이드 롤러의 유동으로 기판이 파손되는 문제를 원천적으로 개선할 수 있게 한다. 이와 같이 기판의 파손이 방지됨으로 연속적으로 반송되는 기판의 정체를 막을 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

액정표시장치용 기판을 단위 공정으로 반송하기 위한 컨베이어 벨트; 및

상기 컨베이어 벨트의 양측에 위치하여 상기 기판의 직선 반송을 유도하는 헤드와 상기 헤드에 체결되며 컨베이어 벨트의 지지부에 유동이 가능하도록 삽입되는 몸체 및 상기 몸체의 일 끝단에 설치되는 탄성부재로 구성되는 가이드 롤러를 포함하는 기판 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 롤러는 기판의 반송방향에 대해 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 롤러의 헤드는 반송되는 기판과 소정거리 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제 3 항에 있어서, 상기 이격되는 거리는 1~3mm정도인 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 롤러 헤드는 상기 가이드 롤러의 축 방향으로 자유롭게 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지부는 상기 가이드 롤러의 유동이 가능하도록 상기 가이드 롤러의 몸체가 삽입되는 상부 소정영역에 소정길이의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 롤러의 유동은 상기 탄성부재에 의해 제한되며, 소정거리만큼 이동된 상기 가이드 롤러는 상기 탄성부재에 의해 원위치로 복원되는 것을 특징으로 하는 기판 반송장치.