KR20070077990A - 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법 - Google Patents

액정 표시 장치용 기판의 합착 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판과 박막 트렌지스터 기판 사이에 실란트로 시일 패턴을 형성한 후 이를 핫 프레스 공정과 경화 공정을 거쳐 합착시키는 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 관한 것이다. 본 발명의 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법은 핫 프레스 챔버 내에 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 반입시키는 단계와, 핫 프레스 챔버에서 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 가열 압착하여 이들 기판 사이의 실란트를 1차 경화시키는 단계와, 상기 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판에 인가되는 압착력을 해제하는 단계와, 상기 핫 프레스 챔버 내의 온도를 상승시켜 상기 기판을 2차 경화시키는 단계와, 상기 기판을 냉각시키는 단계를 포함한다.
액정 표시 장치, 실란트, 핫 프레스, 경화, 경화 오븐, 합착, 냉각

Description

액정 표시 장치용 기판의 합착 방법 {METHOD FOR BONDING SUBSTRATES OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법이 적용되는 기판 합착 설비의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 핫 프레스 챔버의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 따라 기판을 합착하는 데 소요되는 시간에 대한 온도 및 압력의 변화를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 핫 프레스기 160: 카세트
200: 핫 프레스 챔버 220: 하정반
222, 242: 히터 224: 흡착용 배관
226: 압착용 배관 240: 상정반
246: 압착 시트 250: 오링
260: 전원 공급 장치 272, 274: 진공 펌프
310: 박막 트랜지스터 기판 320: 컬러 필터 기판
본 발명은 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치에서 컬러 필터 기판과 박막 트렌지스터 기판 사이에 실란트로 시일 패턴을 형성한 후 이를 핫 프레스 공정과 경화 공정을 거쳐 합착시키는 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 액정 패널에서 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 합착하기 위해서는 이들 기판 중 어느 하나에 실란트로 시일 패턴을 형성하여 이들 두 기판을 가합착한 후, 적절한 온도 및 압력 하에서 실란트를 경화시키는 핫 프레스(hot press) 공정을 수행한다. 이러한 핫 프레스 공정이 완료되면, 상기 기판의 실란트를 완전히 경화하기 위해서 경화 오븐이라는 독립적인 유닛에서 2차 경화를 거치게 된다.
전술된 공정을 위한 종래기술에 따른 기판 합착 설비는 상기 기판 사이의 실란트를 1차 경화시켜는 핫 프레스 챔버와, 상기 핫 프레스 챔버에서 처리된 기판의 실란트를 2차로 완전 경화하기 위한 경화 오븐과, 상기 경화 오븐에서 가열된 기판을 냉각하기 위한 냉각 카세트와, 기판을 이들 사이에서 이송시키기 위한 컨베이어 및 로더를 포함한다.
가접합된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판은 핫 프레스 챔버에서 대략 섭씨 130도에서 12.5분 정도 가압하여 1차 경화를 거치게 된다. 이후, 상기 기 판은 컨베이어 및 로더를 통하여 경화 오븐으로 반입된다. 이때, 핫 프레스 챔버에서 반출되어 경화 오븐에 반입되는 데에는 통상 5분 정도가 소요된다.
상기 1차 경화된 기판은 대략 섭씨 160도로 유지되는 경화 오븐 내에 하나씩 반입되며, 최대로 대략 100매 미만(이하에서는 편의상 100매라고 함)의 기판이 반입되어 2차 경화를 거치게 된다. 상기 경화 오븐 내에 100매의 기판이 반입된 후에, 즉 100분(1분X100매)이 지난 후에 기판은 다시 하나씩 반출된다. 이때, 경화 오븐에서 반출되는 기판과 기판 사이의 시간 간격도 1분이 된다.
이후, 경화 오븐에서 반출된 기판은 냉각 카세트로 반입되어 그 내에서 냉각된다. 현재 사용 중인 냉각 카세트에는 대략 10개 이상(이하에서는 편의상 10개라고 함)의 기판이 탑재된다. 따라서, 기판이 냉각 카세트 내에 모두 탑재되어 하나의 냉각 카세트가 다음 공정으로 갈 수 있는 데 소요되는 시간은 기판이 반출되는 시간과 냉각 카세트 내에 탑재되는 기판 개수의 곱인 대략 10분이 된다.
이와 같은 종래기술에 따른 기판 합착 설비에서 핫 프레스 챔버에서 반출된 기판은 상온 상태에서 컨베이어에 의해 경화 오븐으로 이송되어 다시 가열 경화되기 때문에, 특히 기판이 컨베이어에 접촉하는 부분에서 얼룩 불량 문제가 발생할 수 있다. 더욱이, 이러한 얼룩 불량 문제뿐만 아니라 기판의 이송 시간 및 경화 오븐에 반입 반출되는 시간으로 인해 전체 공정 시간이 증가되는 문제도 발생하게 된다.
더욱이, 상기 경화 오븐에는 기판이 하나씩 투입되기 때문에 경화 오븐에 문제가 발생하는 경우, 핫 프레스 챔버에서 반출된 기판이 경화 오븐으로 반입되지 못하고 정체되는 문제가 발생하게 된다. 이 경우, 다량의 기판이 상온 상태로 방치되어 전술된 얼룩 불량 문제가 더 크게 잠재되어 품질에 막대한 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치용 기판이 합착되는 데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액정 표시 장치용 기판을 합착하는 공정 중에 발생될 수 있는 얼룩 불량 문제를 없애 액정 패널의 품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법을 제공하는 것이다.
전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법은 핫 프레스 챔버 내에 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 반입시키는 단계와, 핫 프레스 챔버에서 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 가열 압착하여 이들 기판 사이의 실란트를 1차 경화시키는 단계와, 상기 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판에 인가되는 압착력을 해제하는 단계와, 상기 핫 프레스 챔버 내의 온도를 상승시켜 상기 기판을 2차 경화시키는 단계와, 상기 기판을 냉각시키는 단계를 포함한다.
상기 핫 프레스 챔버 내에 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 반입시키는 단계 전에 상기 기판들은 가접합되는 것이 바람직하다.
상기 기판을 2차 경화시키는 단계는 상기 기판을 섭씨 160도에서 35분 내지 45분 동안 유지시키는 것이 바람직하다.
상기 실란트를 1차 경화시키는 단계는 상정반과 하정반 사이에 기판을 안착시키고 상기 기판 둘레의 상정반과 하정반 사이를 밀봉하여 이들 사이를 진공으로 하여 상정반과 하정반이 기판을 압착하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 압착력을 해제하는 단계는 상기 상정반과 하정반 사이의 진공을 해제하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기판을 냉각시키는 단계는 카세트 내에서 자연 냉각시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법이 적용되는 기판 합착 설비를 도시하고, 도 2 내지 도 4는 핫 프레스 챔버의 개략 단면도이고, 도 5은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 따라 기판을 합착하는 데 소요되는 시간에 대한 온도 및 압력의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법이 적용되는 기판 합착 설비는 박막 트랜지스터 기판(310)과 컬러 필터 기판(320) 사이의 실란트를 경화시키는 핫 프레스기(100)와, 상기 핫 프레스기(100)에서 합착 처리가 완료된 기판을 냉각시키고 다음 공정으로 이송시키기 위한 카세트(160)와, 합 착 처리될 기판을 상기 핫 프레스기(100)로 투입하는 반입 로더(120)와, 상기 핫 프레스기(100)에서 합착 처리가 완료된 기판을 카세트(160)로 이송시키기 위한 반출 로더(140)를 포함한다.
상기 핫 프레스기(100)는 다수개의 핫 프레스 챔버(200)가 상하좌우 매트릭스 배열로 이루어져 있다. 각각의 핫 프레스 챔버(200)로 반입되는 상기 박막 트랜지스터 기판(310)과 컬러 필터 기판(320)은 어셈블러에서 미리 가합착된 상태로 준비된다. 즉, 일반적으로 상기 박막 트랜지스터 기판(310) 상에는 스페이서가 산포되고 컬러 필터 기판(320)의 가장자리에는 실란트가 사출되어, 이들 기판은 어셈블러에서 가합착된 다음 핫 프레스 챔버(200)로 반입되어 핫 프레스 공정을 거치게 된다.
도 2을 참조하면, 상기 핫 프레스 챔버(200)는 가합착된 기판(310, 320)이 안착되는 하정반(220)과, 상기 기판을 압착하도록 상기 하정반(220) 상에서 상하로 이동가능하게 설치된 상정반(240)과, 상기 안착되는 가합착된 기판(310, 320)의 가장자리 외곽을 둘러싸도록 상기 하정반(220) 상에 배치된 오링(O-ring)(250)을 포함한다.
상기 하정반(220)과 상정반(240) 내에는 가합착된 기판(310, 320)을 가열하기 위한 히터(222)(242)가 각각 배치되고, 외부의 전원 공급 장치(260)에 연결된다. 상기 하정반(220)에는 가합착된 기판(310, 320)이 안착되는 안착면에 다수개의 기판 흡착용 개구(224a)가 형성되고 하정반(220) 내에 형성된 흡착용 배관(224)을 통하여 진공 펌프(272)에 연결된다. 또한, 상기 하정반(220)에는 가합착된 기 판(310, 320)이 안착되는 안착면 둘레에 다수개의 기판 압착용 개구(226a)가 형성되고 하정반(220) 내에 형성된 압착용 배관(226)을 통하여 진공 펌프(274)에 연결된다. 상기 상정반(240)의 하부면 가장자리에는 창틀 형상의 압착 시트 지지 프레임(244)이 형성되고, 상기 압착 시트 지지 프레임(244)에는 상기 컬러 필터 기판(320)의 상부면을 압착하기 위한 압착 시트(246)의 가장자리가 고정 지지된다.
이와 같이 구성된 기판 합착 설비는 기존의 설비에서 경화 오븐과, 상기 경화 오븐과 핫 프레스기 사이에서 기판을 이송시키기 위한 이송 장치가 제거되었으며, 냉각 카세트도 일반 카세트를 사용하여 경화 공정이 완료된 기판을 자연 냉각시키게 된다. 본 발명에서는 이와 같이 경화 오븐을 제거하는 대신에 종래의 경화 오븐에서 수행하였던 2차 경화를 핫 프레스기에서 수행한다.
다음은 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 대해 설명하고자 한다. 우선, 전술된 바와 같이, 스페이서가 산포된 박막 트랜지스터 기판(310)과 가장자리에는 실란트가 사출된 컬러 필터 기판(320)을 어셈블러에서 가합착시킨다(단계 S10). 이후, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가합착된 기판(310, 320)을 핫 프레스 챔버(200)로 반입하여(단계 S20), 상기 핫 프레스 챔버(200)의 하정반(220) 상에 안착시킨다. 이때, 진공 펌프(272)에 의해 상기 하정반(220)의 기판 흡착용 개구(224a)에 진공이 형성됨으로써 가합착된 기판(310, 320)이 하정반(220) 상에 흡착 고정된다. 가합착된 기판(310, 320)이 고정되면, 상기 상정반(240)은 하강하여 오링(250)과 접촉하고, 진공 펌프(274)에 의해 상기 하정반(220)의 기판 압착용 개구(226a)에 진공이 형성된다. 이에 따라서, 상 기 상정반(240)과 하정반(220) 사이에 (대기압을 0kPa이라고 할 때) 대략 -53.9kPa의 진공이 형성되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상정반(240)이 하정반(220)측으로 이동하면서 상기 상정반(240)의 압착 시트(246)가 상기 컬러 필터 기판(320)의 상부면을 덮어 그를 박막 트랜지스터 기판(310) 쪽으로 압착하는 압착력이 발생하여 상기 기판(310, 320)은 서로 가압 합착하게 된다. 이때, 기판 흡착용 개구(224a)에 형성된 진공은 해제된다. 이와 같이 두 기판을 진공 상태로 압착하게 되면 실란트 내의 기포가 제거되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 과정과 함께, 상기 하정반(220)과 상정반(240) 내의 히터(222)(242)에는 전원이 인가되어 가합착된 기판(310, 320)을 대략 섭씨 130도로 가열하면서 가압하여 기판들 사이의 실란트를 1차 경화시키게 된다(단계 S30). 이때, 1차 경화에 소요되는 시간은 대략 12.5분이며, 상기 시간 동안 온도와 압력의 변화는 도 5에 도시된 바와 같다.
상기 핫 프레스 챔버(200) 내에서 기판들 사이의 실란트가 1차 경화되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 압착용 개구(226a)에 형성된 진공을 해제하여 대기압 상태로 전환시켜 인가된 압착력을 해제시킨다. 이때, 상정반(240)을 개방하지 않고 기판(310, 320)의 온도가 대략 섭씨 160도로 되도록 상기 하정반(220)과 상정반(240) 내에 설치된 히터(222)(242)의 온도를 상승시킨다(단계 S40). 실란트의 1차 경화 온도가 섭씨 130도 이므로 섭씨 30도를 더 상승시키면 되는 데, 이때 약 1.5분의 시간이 소요된다. 개방되지 않은 챔버 내에서 상기 기판(310, 320)은 대기압 상태로 섭씨 160도에서 35분 내지 45분, 바람직하게는 대략 40분정도 유지함으로써 2차로 완전 경화 과정(S50)을 거치게 된다. 상기 단계(S40, S50) 동안 핫 프레스 챔버(200) 내의 온도와 압력의 변화는 도 5에 도시된 바와 같다.
상기 기판(310, 320)의 2차 경화가 완료되면, 상정반(240)이 상승하여 핫 프레스 챔버(200)가 개방되면 기판(310, 320)은 반출 로더(140)에 의해 카세트(160)로 반송된다(단계 S60). 이후, 카세트(160)로 반송된 기판(310, 320)은 카세트(160) 내에서 자연 냉각되어 기판의 합착 공정이 완료된다(단계 S70).
이와 같이, 기판(310, 320)의 경화 공정은 핫 프레스 챔버(200) 내에서 1차 경화 공정을 마친 후 동일한 챔버(200) 내에서 연속하여 2차 경화 공정을 수행하기 때문에 기판은 1차 및 2차 경화 공정 사이에서 상온으로 냉각되지 않을 뿐만 아니라 컨베이어와도 접촉되지 않고 즉시 승온되어 2차 경화를 거치게 된다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법에 따라 진행되는 기판의 합착 공정에 소요되는 전체 시간은 대략 1차 경화 시간 12.5분, 승온 시간 1.5분, 2차 경화 시간 40분 및 냉각 시간 10분으로 전체 64분이다. 이는 종래의 방법으로 기판을 합착하는 데 소요되는 시간인 127.5분에 비하면 약 절반정도로 감소됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법을 적용하는 경우, 경화 오븐과 컨베이어를 포함한 이송 장치가 제거되었으며, 냉각 카세트도 일반 카세트를 사용하여 자연 냉각시킴으로써 설비가 단순해진다. 더욱이, 기판이 1차 경화 후 연속하여 2차 경화를 거치게 됨으로써 경화 중간에 냉각되지 않기 때문에 얼룩 불량의 문제가 없어지게 된다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어 나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술된 실시예에서는 기판을 1차 경화하기 위한 핫 프레스 챔버로서 진공 압착 방식이 사용되었으나, 이와 달리 상정반을 유압 또는 공압 실린더 등으로 하향 가압하는 기계식 핫 프레스 챔버에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 전술된 실시예에서는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착한 후 이들 사이에 액정을 주입하는 방식에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않고 액정을 적하한 어느 하나의 기판과 가장자리에 시일 패턴을 형성한 다른 하나의 기판을 합착시키는 액정 적하 방식에도 적용될 수 있다.
전술된 구성을 갖는 본 발명의 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법은 기판의 합착 공정에 소요되는 전체 시간을 종래에 비하여 대략 절반인 64분정도 줄일 수 있어, 생산성을 향상시키게 된다. 또한, 경화 오븐과 컨베이어를 포함한 이송 장치가 제거되었으며, 냉각 카세트 대신 일반 카세트를 사용하여 설비가 단순해질 뿐만 아니라 공간도 대폭 줄어들게 되어 생산 단가가 감소하게 된다. 더욱이, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착할 때, 이들 사이의 실란트가 고온에서 1차 및 2차 경화 공정을 거치는 중에 상온으로 냉각되지 않기 때문에 온도 변화에 따른 얼룩 불량의 문제가 없어지게 된다. 더욱이, 이러한 1차 및 2차 경화 과정이 핫 프레스 챔버 내에서 연속하여 일어나기 때문에 설비의 고장으로 인해 기판이 정체되는 일이 없어, 다량의 기판이 상온 상태로 방치되지 않아 기판에 품질 문제를 일으킬 수 있는 요인들을 제거할 수 있다.

Claims (6)

  1. 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법으로서,
    핫 프레스 챔버 내에 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 반입시키는 단계와,
    핫 프레스 챔버에서 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 가열 압착하여 이들 기판 사이의 실란트를 1차 경화시키는 단계와,
    상기 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판에 인가되는 압착력을 해제하는 단계와,
    상기 핫 프레스 챔버 내의 온도를 상승시켜 상기 기판을 2차 경화시키는 단계와,
    상기 기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 핫 프레스 챔버 내에 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 반입시키는 단계 전에 상기 기판들은 가접합되는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기판을 2차 경화시키는 단계는 상기 기판을 섭씨 160도에서 35분 내지 45분 동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 실란트를 1차 경화시키는 단계는 상정반과 하정반 사이에 기판을 안착시키고 상기 기판 둘레의 상정반과 하정반 사이를 밀봉하여 이들 사이를 진공으로 하여 상정반과 하정반이 기판을 압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 압착력을 해제하는 단계는 상기 상정반과 하정반 사이의 진공을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기판을 냉각시키는 단계는 카세트 내에서 자연 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 방법.
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KR1020060007938A KR20070077990A (ko) 2006-01-25 2006-01-25 액정 표시 장치용 기판의 합착 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160110334A (ko) * 2012-11-16 2016-09-21 비아 옵트로닉스 게엠베하 2개의 기판을 합착하는 방법

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