KR20070037878A - 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한기판 식각 방법 - Google Patents

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KR20070037878A KR1020050093028A KR20050093028A KR20070037878A KR 20070037878 A KR20070037878 A KR 20070037878A KR 1020050093028 A KR1020050093028 A KR 1020050093028A KR 20050093028 A KR20050093028 A KR 20050093028A KR 20070037878 A KR20070037878 A KR 20070037878A
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한 기판 식각 방법에 관한 것으로서, 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 세정 장치와, 기판의 표면을 식각하기 위한 식각 장치와, 식각된 기판의 두께를 측정하기 위한 두께 측정 장치 및 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템이 제공된다.
액정 표시 장치, 기판, 식각, 인라인 시스템

Description

액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한 기판 식각 방법 {SUBSTRATE ETCHING INLINE SYSTEM FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR ETCHING USING THE SAME}
도 1a는 일반적인 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 사시도이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 시스템의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
210: 로드 장치
220: 제1 세정 장치
230: 식각 장치
240: 제2 세정 장치
250: 두께 측정 장치
260: 언로드 장치
270: 이송 장치
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한 기판 식각 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 화소 전극 및 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 등이 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 및 공통 전극 등이 형성된 컬러 필터 기판 및 두 기판 사이에 밀봉된 액정으로 구성되며, 이러한 두 개의 기판 사이에 전압을 인가하여 액정을 구동시키고 광의 투과율을 제어함으로써 화상을 디스플레이 한다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 과정을 살펴보면, 우선 유리와 같은 투명 절연성 기판 상에 다수의 단위 화소 전극과 이 화소 전극에 인가할 데이터를 제어하기 위한 박막 트랜지스터를 배열하고, 외부에서 영상 신호를 인가하기 위한 데이터 라인 및 게이트 라인이 형성된 박막 트랜지스터 기판을 제작한다. 또한, 다른 투명 절연성 기판에는 화소 전극으로 제어되는 빛만이 통과되어 색을 만들어주는 컬러 필터와 공통 전극이 형성된 컬러 필터 기판을 제작한다.
이러한 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 완성되면, 두 기판 주변에 밀봉될 수 있도록 실란트를 바른 후, 두 기판을 정렬하여 합착하고, 그 사이에 액정을 주입한 후 최종적으로 액정이 외부로 흘러나오지 않도록 액정 주입구를 밀폐한다. 그리고 나서, 기판의 양면에 편광판을 부착하고, 외부에서 신호를 인가하기 위하여, 구동 IC를 리드선에 연결한 후, 발광 수단인 백라이트 어셈블리 등을 조립하여 액정 표시 장치를 완성하게 된다.
액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 세정, 증착 또는 식각 등의 공정이 반복되므로, 기판을 가열 및 냉각하거나 또는 물리적인 힘을 가하는 경우가 빈번히 발생하므로, 기판이 약할 경우에는 파손의 우려가 매우 높아지게 된다.
한편, 최근에는 액정 표시 장치의 경량화 및 박형화의 추세에 따라, 액정 패널의 무게 및 두께를 감소시키는 연구가 활발하다. 그러나, 두꺼운 기판 대신 공정 초기부터 얇은 기판을 사용하면 기판의 파손 및 변형으로 인하여 수율이 매우 저하되며, 박막 트랜지스터 기판의 제작 및 액정 공정까지 200 내지 300도 까지 온도가 상승 및 하강하는 공정이 10회 이상이나 되고, 세정 또는 도포 등의 공정에 따른 고속 회전 공정이 필수적이므로, 기판의 두께를 얇게 하는 데는 한계가 있다.
따라서, 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판의 제작을 완료한 후, 두 기판을 합착한 후에, 기판의 두께를 얇게하기 위하여 기판의 표면을 식각하는 방법 이 사용되고 있다.
도 1a는 일반적인 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 사시도이며, 도 1b는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 공정을 나타내는 흐름도이다.
상기 도 1a를 참조하면, 다수의 액정셀(40)이 형성되고, 둘레에 실란트(30)를 형성한 박막 트랜지스터 기판(10)과 컬러 필터 기판(20)이 도시된다.
상기 도 1b를 참조하면, 실란트를 이용하여, 상기 도 1a에 도시된 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착한다(S10). 그리고 나서, 기판의 바깥쪽 면을 식각하기 전에, 이전 공정의 단계에서 발생한 불순물을 제거한다(S20). 기판의 바깥쪽 면에 불순물이 존재할 경우, 불순물 주변에서는 기판이 식각되지 않는 것과 같은 식각 불량이 유발되어, 식각된 기판의 표면이 평탄하지 않게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위하여, 이소프로필 알코올 또는 탈이온수 등의 세정액을 이용하여 기판의 바깥쪽면에 존재하는 불순물을 제거한다.
그리고 나서, 세정된 기판을 식각하게 된다(S30). 일반적으로, 액정 표시 장치용 기판으로는 유리 기판이 이용되는데, 유리 기판에는 실리콘 산화물이 약 60% 정도 포함되어 있으므로, HF 용액을 사용하여 기판을 식각한다. 그 다음에, 기판의 표면에 잔존하는 HF 용액을 세정하고, 건조하는 과정을 수행한다(S40, S50).
도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 시스템의 개략 구성도이다.
상기 도 2에 도시된 기판 식각 시스템은 세정 장치(110), 식각 장치(120) 및 두께 측정 장치(130)를 포함한다.
상기 세정 장치(110)는 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하며, 상기 식각 장치(120)는 기판을 박형화하기 위하여, 기판의 표면을 식각하는 공정을 수행하며, 상기 두께 측정 장치(130)는 기판의 두께를 측정하는 공정을 수행한다. 이때, 상기 기판 식각 시스템은 세정 장치(110), 식각 장치(120) 및 두께 측정 장치(130)가 개별적으로 구성되어 있기 때문에, 기판은 작업자에 의해 각 장치로 이송된다. 따라서, 기판을 소정 두께로 식각하기 위해서는 세정, 작업자에 의한 기판 이송, 식각, 작업자에 의한 기판 이송, 세정, 작업자에 의한 기판 이송 및 두께 측정의 순서로 진행된다.
그러나, 상기와 같이 개별적으로 구성된 기판 식각 시스템에 의하면, 각 장치가 분리되어 있기 때문에 공간 활용도가 저하되고, 각 장치간의 기판 이송이 작업자에 의한 수작업으로 진행되기 때문에, 인건비가 증가하게 되며, 작업자로 인한 기판 불량이 발생하는 문제점이 생긴다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 기판을 식각하기 위한 장치를 인라인으로 구성한 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한 기판 식각 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액정 표 시 장치의 기판 식각 인라인 시스템으로서, 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 세정 장치; 기판의 표면을 식각하기 위한 식각 장치; 식각된 기판의 두께를 측정하기 위한 두께 측정 장치 및 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템이 제공된다.
상기 기판을 적재하기 위한 로드(load) 장치 및 상기 기판을 하적하기 위한 언로드(unload) 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세정 장치는 식각 전에 기판을 세정하기 위한 제1 세정 장치 및 식각 후에 기판을 세정하기 위한 제2 세정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 식각 인라인 시스템은 상기 로드 장치, 제1 세정 장치, 식각 장치, 제2 세정 장치, 두께 측정 장치 및 언로드 장치의 순서로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 식각 인라인 시스템은 상기 로드 장치, 제1 세정 장치, 식각 장치, 두께 측정 장치, 제2 세정 장치 및 언로드 장치의 순서로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 이송 장치는 컨베이어(conveyor), 스톡커(stocker) 또는 자동 반송 장치(AGV;Automatic Guided Vehicle)인 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 합착된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템에서의 기판 식각 방법으로서, (a) 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 기판을 세정하는 단계; (b) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판을 식각하는 단계 및 (c) 상기 식각된 기판을 이송한 후, 기판의 두께를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 단계들은 인라인으로 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법이 제공된다.
상기 기판 식각 방법은 (d) 상기 두께 측정된 기판을 이송한 후, 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템에서의 기판 식각 방법으로서, (a) 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 기판을 세정하는 단계; (b) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판을 식각하는 단계; (c) 상기 식각된 기판을 이송한 후, 세정하는 단계 및 (d) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판의 두께를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 단계들은 인라인으로 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법이 제공된다.
상기 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 합착된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도이다.
상기 도 3에 도시된 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템은 로드 장치(210), 제1 세정 장치(220), 식각 장치(230), 두께 측정 장치(250), 언로드 장치 (260) 및 이송 장치(270)를 포함한다.
상기 로드 장치(210)는 기판을 적재하며, 이때 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 합착된 기판이며, 식각 공정시 식각액이 두 기판 사이로 들어가는 것을 방지하기 위하여, 기판의 둘레를 실란트로 밀봉할 수도 있다.
상기 로드 장치(210)에 적재된 기판은 상기 이송 장치(270)에 의해 제1 세정 장치(220)로 이송된다. 이때, 이송 장치(270)는 컨베이어(conveyor), 스톡커(stocker) 또는 자동 반송 장치(AGV;Automatic Guided Vehicle)일 수 있으며, 상기 AGV는 LCD 공정에서 다량의 기판 유리를 제조시 로트의 중량 및 결점발생을 고려하여 공정 단계별로 기판 유리를 이동시킬 때 자동으로 운송시켜주는 시스템이다.
상기 제1 세정 장치(220)는 기판 상에 존재하는 불순물을 제거한다. 세정된 기판은 상기 이송 장치(270)에 의해서 식각 장치(230)로 이송되고, 상기 식각 장치(230)는 기판을 박형화하기 위하여, 기판 표면을 식각한다. 일반적으로 액정 표시 장치용 기판은 유리 기판을 사용하며, 유리 기판에는 실리콘 산화물이 약 60% 정도 포함되어 있으므로, HF 용액을 사용하여 기판을 식각한다. 그러나, 식각액은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 식각액을 이용하여 기판 표면을 식각할 수 있다.
한편, 화학적 방식으로 연마하는 경우 이외에도, 기판 표면을 샌드페이퍼나 연마재를 이용하는 연마기를 사용하여 냉각제를 살포해주면서 연마하는 방식과 같이 기계적 방식으로 연마할 수도 있다. 또한, 상기 기계적 방식 및 화학적 방식 모두를 사용하여 기판의 표면을 식각할 수 도 있다. 즉, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 사용하여 기판을 연마할 수 있다.
상기 식각 공정이 완료된 기판은 이송 장치(270)에 의해 두께 측정 장치(250)로 이송되며, 상기 두께 측정 장치(250)에서는 식각된 기판의 두께를 측정하게 된다. 이때, 기판의 두께는 타원해석기(ellipsometer)를 이용하여 측정할 수 있다.
타원 해석 기술은 물질에 입사된 빛이 매질의 표면에서 반사나 투과 후 그 매질의 굴절률이나 두께에 따라 빛의 편광상태가 변화하는 성질을 이용하여 물질의 광학적인 특성을 조사하는 분석법이다. 구체적으로 설명하면 빛을 시편에 입사시킨 후 그에 반사된 빛의 편광상태를 분석하여 시편이 지닌 광학적 성질 또는 박막의 경우 그 두께를 추출하는 광학 기술을 말하며, 이러한 분석을 위한 장비를 타원해석기(ellipsometer)라고 한다.
그리고 나서, 상기 기판은 상기 이송 장치(270)에 의해서 상기 언로드 장치(260)로 이송된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도로서, 제2 실시예는 상기 제1 실시예와 비교하여, 식각 공정을 수행한 후, 기판을 세정하기 위한 제2 세정 장치(240)를 더 포함하고 있다는 점이 상이하며, 나머지 구성요소는 유사하다.
상기 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템은 로드 장치(210), 제1 세정 장치(220), 식각 장치(230), 제2 세정 장치(240), 두께 측정 장치(250), 언로드 장치(260) 및 이송 장치(270)를 포함한다.
상기 도 4의 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템은 로드 장치(210), 제1 세정 장치(220), 식각 장치(230), 제2 세정 장치(240), 두께 측정 장치(250) 및 언로드 장치(260)의 순서로 연결되며, 기판은 이송 장치(270)에 의해서 이송된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 식각 장치(230)에서 기판의 식각을 수행한 다음에, 상기 이송 장치(270)에 의해 기판이 상기 제2 세정 장치(240)로 이송되어, 식각 후에 기판 상에 잔존하는 불순물을 세정하게 된다. 그 다음에, 상기 이송 장치(270)에 의해 상기 두께 측정 장치(250)로 이송되어, 식각된 기판의 두께를 측정한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템의 개략 구성도이다.
상기 도 5에 도시된 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템은 상기 도 4의 제2 실시예와 구성 요소는 동일하나, 제2 세정 장치(240)와 두께 측정 장치(250)의 순서가 상이하게 배치된다.
상기 도 5의 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템은 로드 장치(210), 제1 세정 장치(220), 식각 장치(230), 두께 측정 장치(250), 제2 세정 장치(240) 및 언로드 장치(260)의 순서로 연결되며, 기판은 이송 장치(270)에 의해서 이송된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 식각 장치(230)에서 기판의 식각을 수행한 다음에, 상기 이송 장치(270)에 의해 상기 두께 측정 장치(250)로 이송되어, 식각된 기판의 두께를 측정한다. 그리고 나서, 기판 두께의 측정이 완료되면, 상기 이송 장치(270)에 의해 기판이 상기 제2 세정 장치(240)로 이송되어, 식각 후에 기판 상에 잔존하는 불순물을 세정하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템 및 이를 이용한 기판 식각 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액정 표시 장치의 기판을 식각하기 위하여 필요한 장치들을 인라인으로 구성하고, 기판을 이송 장치에 의해서 이송되도록 구성함으로써, 공간 활용도가 높아지고, 각 장치간의 기판 이송이 이송 장치에 의해서 자동으로 진행되기 때문에, 인건비가 절감되고, 작업자로 인한 기판 불량이 감소하게 된다.

Claims (11)

  1. 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템에 있어서,
    기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 세정 장치;
    기판의 표면을 식각하기 위한 식각 장치;
    식각된 기판의 두께를 측정하기 위한 두께 측정 장치 및
    상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 적재하기 위한 로드(load) 장치 및
    상기 기판을 하적하기 위한 언로드(unload) 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세정 장치는,
    식각 전에 기판을 세정하기 위한 제1 세정 장치 및
    식각 후에 기판을 세정하기 위한 제2 세정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 식각 인라인 시스템은 상기 로드 장치, 제1 세정 장치, 식각 장치, 제2 세정 장치, 두께 측정 장치 및 언로드 장치의 순서로 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 식각 인라인 시스템은 상기 로드 장치, 제1 세정 장치, 식각 장치, 두께 측정 장치, 제2 세정 장치 및 언로드 장치의 순서로 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송 장치는 컨베이어(conveyor), 스톡커(stocker) 또는 자동 반송 장치(AGV;Automatic Guided Vehicle)인 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 합착된 것을 특징으로 하는 기판 식각 인라인 시스템.
  8. 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템에서의 기판 식각 방법에 있어서,
    (a) 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 기판을 세정하는 단계;
    (b) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판을 식각하는 단계 및
    (c) 상기 식각된 기판을 이송한 후, 기판의 두께를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 단계들은 인라인으로 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (d) 상기 두께 측정된 기판을 이송한 후, 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
  10. 액정 표시 장치의 기판 식각 인라인 시스템에서의 기판 식각 방법에 있어서,
    (a) 기판 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 기판을 세정하는 단계;
    (b) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판을 식각하는 단계;
    (c) 상기 식각된 기판을 이송한 후, 세정하는 단계 및
    (d) 상기 세정된 기판을 이송한 후, 기판의 두께를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 단계들은 인라인으로 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 합착된 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100912884B1 (ko) * 2007-12-11 2009-08-20 에스피텍 주식회사 Ｔｆｔ－ｌｃｄ 글라스 에칭용 회전 롤 브러쉬와 이를이용한 에칭방법
US20120118331A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Beung-Hwa Jeong System and method for cleaning substrate

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