KR20070093196A - 기판 합착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 챔버와, 상기 챔버 내에 서로 마주보고 서로 상대 이동 가능하게 설치된 상정반 및 하정반과, 상기 상정반과 하정반 사이에 밀폐 공간을 형성하기 위해 상정반 및/또는 하정반의 가장 자리를 따라 형성된 밀폐 수단과, 상기 상정반과 하정반 사이의 밀폐 공간에 연결된 진공 형성 수단을 포함하는 기판 합착 장치를 제공한다.
상기와 같은 발명은 기판 합착에 필요한 진공 형성 공간을 줄여 기판 합착시 필요한 진공을 형성하는데 소요되는 시간을 줄여 기판 합착에 소요되는 공정 시간을 줄일 수 있다.
챔버, 저진공 펌프, 씨일링, 상정반, 하정반, LCD

Description

기판 합착 장치{SUBSTRATE BONDING APPARATUS}
도 1은 본 발명에 따른 기판 합착 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 작동을 나타낸 개략 단면도이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 챔버 110: 상정반
120: 하정반 130, 140: 이송 수단
150, 190: 배기관 160, 200: 진공 펌프
170: 씨일링 180: 관통홀
210: 컬러 필터 기판 220: 박막 트랜지스터 기판
230: 밀봉재 240: 액정
본 발명은 기판 합착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버 내에 별도의 진공 형성 공간을 형성하여 진공 형성에 도달하는 시간을 단축하기 위한 기판 합착 장치에 관한 것이다.
최근에는 CRT(Cathode Ray Tube, 음극선관 표시 장치)를 대신하여 LCD(Liquid Crystal Display, 액정 표시 장치), PDP(Plasma Display Panel, 플라즈마 표시 장치), OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기 다이오드 표시 장치) 등의 평판 표시 장치가 빠르게 발전하고 있다.
특히, LCD는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며 낮은 소비 전력 특성으로 인하여 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.
LCD는 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 기판과 상기 TFT 기판의 상부에 위치한 컬러 필터(Color Filter, CF) 기판으로 구성된 액정 표시 패널과 상기 액정 표시 패널에 광을 부여하는 백라이트로 구성된다.
이때, 상기 액정 표시 패널은 두 기판의 가장 자리를 밀봉재(Sealant)를 접착하여 합착하고, 이를 두 기판 사이에 액정을 개재시킴으로써 완성된다.
상기 두 기판을 접합시키는 합착 공정은 기판 합착 장치에 의해 수행된다. 상기 기판 합착 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 두 기판이 부착되어 서로 상대 이동하는 상정반 및 하정반으로 구성되어 있다.
따라서, 기판 합착 장치의 챔버 내에 구비된 상정반 및 하정반에 두 기판이 각각 부착되면 처리실 내부를 복수개의 진공 펌프를 통해 진공 상태로 유지하게 된다.
상기 챔버 내부가 진공 상태로 되면 상정반 및 하정반이 서로 가까워지는 방 향으로 이동하여 기판을 합착시키게 된다.
그러나, 이와 같은 기판 합착 장치는 실제 기판이 합착되는데 필요한 공간에 비하여 큰 내부 체적의 챔버가 필요하다. 즉, 상기 챔버는 실제 기판을 합착하기 위한 공간 이외에 기판을 로딩 및 언로딩 하기 위한 공간과, 상기 상정반 및 하정반이 이동하는데 요구되는 공간 등이 요구된다.
따라서, 이와 같이 챔버 내부의 체적이 불필요하게 크기 때문에 원하는 진공까지 도달하는데 까지는 상당한 시간이 걸리는 문제점이 있다.
더욱이 기판의 크기가 증가하게 되면 챔버의 크기는 더욱 증가하게 된다. 따라서, 상기 챔버 내부가 원하는 진공도에 도달하는 시간을 줄이기 위해서는 고용량의 진공 펌프를 복수개로 사용해야 하는 경우도 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 기판 합착 공정 시 챔버 내에 진공이 도달하는 시간을 줄이기 위해 체적이 감소된 별도의 진공 형성 공간을 구비한 기판 합착 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 다른 목적은 챔버의 체적을 감소시켜 진공 펌프의 용량 및 개수를 줄여 원가를 절감할 수 있는 기판 합착 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 기판 합착 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 서로 마주보고 서로 상대 이동 가능하게 설치된 상정반 및 하정반과, 상기 상정반과 하정반 사이에 밀폐 공간을 형성하기 위해 상정반 및/또는 하정반의 가장 자리를 따라 형성된 밀폐 수단과, 상기 상정반과 하정반 사이의 밀폐 공간에 연결된 진공 형성 수단으로 구성되어 있다.
상기 기판 합착 장치는 상기 챔버 내부와 연결된 제 2 진공 형성 수단을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 진공 형성 수단은 상기 하정반에 형성된 배기관을 통하여 연결되어 있으며, 상기 밀폐 수단은 오링인 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 합착 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 기판 합착 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내의 상부에 위치한 상정반(110)과, 상기 상정반(110)과 대향 위치한 하정반(120)과, 상기 하정반(120)에 연결되어 있는 진공 펌프(160)로 구성되어 있다.
상기 챔버(100)의 측벽에는 기판의 반입 및 반출을 위한 도어가 형성될 수 있다. 상기 도어는 챔버(100)의 일측에만 설치될 수도 있고, 상기 일측과 대향하는 타측에 동시에 형성될 수도 있다. 즉, 일측의 도어는 반입하는 역할을 하고, 타측의 도어는 반출하는 역할을 할 수 있다.
상기 챔버(100) 내의 상부에는 상정반(110)이 위치하고 있으며, 상기 상정반 (110)은 상하, 좌우 및 회전 이동이 가능하다. 상기 상정반(110)을 이송시키기 위한 이송 수단(130)이 상정반(110)의 상부에 위치하고, 이때, 상기 이송 수단(130)은 모터 또는 실린더를 이용하여 구동시킬 수 있다.
상정반(110)은 상기 상정반(110)에 안착될 CF 기판 즉 상부 기판의 크기보다 크게 형성된 것이 바람직하며, 원형 및 다각형등 다양한 형상이 가능하다. 이때, CF 기판 대신 TFT 기판이 상정반(110)에 안착될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 상정반(110)에 가장 자리를 따라 밀폐 수단으로써 씨일링(170)이 더 형성되어 있다. 상기 씨일링(170)은 상정반(110) 및 하정반(120) 사이의 접촉면을 밀폐시켜 이로 인해 형성된 내부 공간이 밀폐될 수 있도록 한다.
따라서, 체적이 작은 밀폐된 내부 공간은 진공 형성을 위한 시간을 단축시킬 수 있다.
도면에서는 상기 씨일링(170)이 상정반(110)에 설치된 것으로 나타내지만, 하정반(120)에 설치될 수 있음은 당연하다. 이때, 상기 씨일링(170)은 오링으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상정반(110)에는 상부 기판을 부착시키기 위해 진공 흡착홀이 형성될 수 있으며, 진공 흡착홀과 연결되는 진공 펌프가 더 구비될 수 있다. 이는 상부 기판이 진공 흡착에 의해 안정적으로 상정반(110)에 고정시키는 역할을 한다.
또한, 상부 기판을 상정반(110)에 안정적으로 고정시키기 위해 진공 펌프 및/또는 정전척이 더 설치될 수 있고, 상기 정전척에는 직류 전원이 연결될 수 있다.
따라서, 진공력 및/또는 정전력에 의해 상부 기판을 상정반(110)에 고정시킬 수 있다.
또한, 상부 기판이 상정반(110)에 정확하게 얼라인할 수 있도록 상정반(110) 상부에 갭센서가 더 형성될 수 있다. 상기 갭센서는 상부 기판을 정확한 위치에 정렬시키는 역할을 한다.
따라서, 상부 기판이 상정반(110)에 안착되면 갭센서에 의해 확인 후, 상정반(110)을 좌우 및 회전 이동을 통해 상부 기판을 정확한 위치에 정렬시킬 수 있다.
상기 상정반(110)과 대향 위치하여 하정반(120)이 챔버(100) 내의 하부에 위치한다. 상기 하정반(120)에는 하정반(120)을 상하, 좌우 및 회전 이동이 가능하도록 하정반(120) 하부에 이송 수단(140)이 설치되어 있다.
따라서, 기판 합착 공정 시 하정반(120)이 고정된 상태에서 상정반(110)이 상하로 이동할 수도 있고, 상정반(110)이 고정된 상태에서 하정반(120)이 상하로 이동할 수도 있다. 물론, 상정반(110) 및 하정반(120)이 동시에 가까워지거나 멀어지도록 이동할 수 있다.
또한, 이와 달리 상기 하정반(120)을 챔버(100) 내부의 바닥면에 고정된 형태이고, 상정반(110)이 상하로 이동가능하게 구성될 수도 있다.
상기 하정반(120)은 하부 기판이 안착될 수 있도록 하부 기판의 크기보다 크도록 형성되었으며, 형상은 이에 한정되지 않는다.
또한, 하정반(120)에 하부 기판을 안정적으로 고정시키기 위해 상정반(110)과 동일하게 진공 펌프 및/또는 정전척이 더 설치되어 하부 기판을 안정적으로 고 정시킬 수 있으며, 하부 기판을 정확하게 얼라인 시키도록 갭 센서가 더 구비될 수도 있다. 이때, 상정반(110)과 마찬가지로 하정반(110)은 좌우 및 회전 이동에 의해 하부 기판을 정확한 위치에 정렬시킬 수 있다.
상기 하정반(120)에는 씨일링이 설치될 수 있으며, 상기 씨일링은 하정반(120)의 가장자리를 따라 형성됨이 바람직하다. 이때, 상정반(100)의 씨일링(170)은 해체될 수 있다.
즉, 상기 씨일링(170)은 상정반(110) 또는 하정반(120) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있으며, 두 곳 모두에 설치될 수도 있다.
이러한 구성에 의해, 상정반(110) 및 하정반(120)이 이동하여 결합되면 상정반(110) 및 하정반(120) 사이에는 상기 씨일링(170)에 의해 진공 형성을 위한 밀폐 공간을 형성할 수 있다.
즉, 상기 밀폐 공간은 씨일링(170)에 의해 더욱 기밀해지고 체적이 작은 밀폐 공간을 형성함으로써, 기판 합착 시 진공 형성 시간을 단축할 수 있다.
하정반(120)의 일측에는 하정반(120) 상하부를 관통하도록 진공 관통홀(180)이 형성된다. 상기 진공 관통홀(180)은 배기관(150)에 의해 챔버(100) 외부의 진공 형성 수단 즉, 제 1 진공 펌프(160)와 연결되어 있다.
상기 제 1 진공 펌프(160)는 상정반(110) 및 하정반(120)이 결합되어 형성되는 밀폐 공간을 진공 상태로 만드는 역할을 한다. 즉, 본 발명에서는 상기 밀폐 공간 내부를 원하는 진공도까지 도달시키면서 기판의 합착 공정이 이루어진다.
도면에서는 상기 제 1 진공 펌프(160)를 하정반(120)에 연결된 것으로 도시 되었지만, 상정반(110)에 진공 관통홀(180)을 형성하여 배기관(150) 및 제 1 진공 펌프(160)를 연결할 수도 있다. 이때, 배기관은 상정반 및/또는 하정반이 이동할 시 수축이 가능한 벨로우즈로 형성할 수도 있다.
상기 진공 관통홀(180)은 하정반(120)에 복수개로 형성될 수 있으며, 그에 대응하도록 제 1 진공 펌프(160)도 복수개로 형성될 수 있다. 이는 밀폐 공간을 원하는 진공도로 도달시키는 시간을 줄일 수 있다.
상기 제 1 진공 펌프(160)는 1 파스칼 이하의 진공도를 만들 수 있는 고진공 펌프가 바람직하며, 상기 고진공 펌프는 드라이 펌프, 부스터 펌프 등이 사용될 수 있다.
상기 진공 관통홀(180)은 하정반(120)에 안착될 하부 기판과 간섭되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 진공 관통홀(180)은 하정반(120) 상에 기판이 안착되었을 때, 상기 기판의 외주연과 씨일링(170) 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상정반(110) 및 하정반(120)의 접합시 결합되는 씨일링(170)과 간섭되지 않도록 씨일링(170)의 내측에 인접하게 형성됨이 더 바람직하다.
챔버(100)의 일측 하부에는 배기관(190)이 연결되어 있고, 상기 배기관(190)은 진공 형성 수단 즉, 제 2 진공 펌프(200)에 연결되어 있다.
상기 제 2 진공 펌프(200)는 챔버(100) 내를 진공 상태로 만들어주는 역할을 하며, 챔버(100)의 하부 이외의 다른 다양한 위치에 복수개가 설치될 수 있다.
즉, 상기 제 2 진공 펌프(200)는 상정반(110) 및 하정반(120)이 결합하여 형성된 밀폐 공간이 제 1 진공 펌프(160)에 의해 진공 상태로 될 경우, 외압에 의한 상정반(110) 및 하정반(120)의 변형을 방지하도록 챔버(100) 내를 전공으로 형성하는 역할을 한다.
이때, 제 2 진공 펌프(200)로는 상정반(110) 및 하정반(120)의 변형을 방지할 정도의 진공도 즉 대기압 내지 1 파스칼 사이의 진공도를 만들어 주는 저진공 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 상정반(110) 및 하정반(120)이 수평으로 설치된 경우에 대해 설명하였지만, 챔버(100) 내에 수직으로 설치되어 기판 합착 공정을 진행할 수 있으며, 그에 대응하도록 기판 합착 장치를 재구성할 수 있음은 당연하다.
다음은 도 2 및 도 3을 참조하여 기판 합착 공정에 대해서 살펴본다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기판 합착 장치의 작동을 나타낸 개략 단면도이다.
먼저, 기판 합착 장치의 챔버(100)가 개방되어 있는 상태에서 도시되지 않은 반송 로봇에 의해 CF 기판(210)과, TFT 기판(220)을 반입한다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 반입된 기판(210, 220)을 각각 상정반(110) 및 하정반(120)에 진공력 및/또는 정전력에 의해 부착시킨다.
이때, 상정반(110) 및 하정반(120)에는 두 기판(210, 220) 중 어느 것을 부착하여도 상관없다. 그러나 상기 도면에서는 CF 기판(210)이 상정반(110)에, TFT 기판(220)이 하정반(120)에 부착되어 있는 경우에 대해 설명한다.
상기 TFT 기판(220)에는 그의 가장자리에 밀봉제(sealant, 230)가 사출되어 있고, 그 내부에는 액정(240)이 일정량 떨어뜨려져 있다.
이때, TFT 기판(220)에는 액정이 적하되는 액정 적하 방식을 사용하였지만, 본 발명의 기판 합착 장치는 두 기판(210, 220)이 합착된 후 액정(240)을 주입하는 액정 주입식 방법에 대해서도 적용할 수 있다.
이후, 상정반(110) 및 하정반(120)에 설치된 이송 수단(130, 140)에 의해 적어도 어느 하나가 상정반(110) 또는 하정반(120)을 서로 가까워지는 방향으로 이동하여 상정반(110) 및 하정반(120)에 부착되어 있는 두 기판(210, 220)이 근접할 때까지 접근시킨다.
이때, 상정반(110) 및 하정반(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상하 결합되어 그의 가장자리에 구비된 씨일링(170)에 의해 상기 상정반(110)과 하정반(120) 사이에는 소정의 밀폐 공간이 형성된다.
상기 밀폐 공간은 하정반(120)에 연결된 제 1 진공 펌프(160)에 의해 1 파스칼 이하의 진공으로 형성된다. 이때, 상기 밀폐 공간은 진공 형성을 위한 체적이 작기 때문에 제 1 진공 펌프(160)를 통해 짧은 시간 내에 진공을 형성할 수 있다.
이때, 상정반(110) 및 하정반(120)은 외압에 의해 변형될 경우를 대비하여 제 2 진공 펌프(200)를 가동시킬 수 있다. 상기 제 2 진공 펌프(200)는 대기압 내지 1 파스칼 사이의 진공도를 형성시킬 수 있다.
상기 밀폐 공간에 원하는 진공도를 형성하면 CF 기판(210)과 TFT 기판(220)을 밀착시키고, 합착된 부위에 도시되지 않은 자외선 경화 장치에 의해 자외선을 조사하고 밀봉제를 경화시켜 두 기판(210, 220)의 합착을 완료하게 된다. 이와 달리, 기판 합착 장치의 외부에서 자외선 경화 장치에 의해 자외선을 조사하여 밀봉 제를 경화시킬 수도 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 체적이 작은 별도의 진공 형성 공간을 형성함으로써 기판 합착시 필요한 진공을 형성하는 시간을 단축할 수 있다.
따라서, 기판 합착에 소요되는 공정 시간을 줄일 수 있다. 더욱이 진공 펌프의 작동 시간을 줄임으로써, 펌프의 수명이 증가하고 소비 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기판 합착 장치는 펌프의 용량 및 개수를 줄여 구성함으로써 장치의 원가를 절감하는 효과가 있어 제품의 단가를 낮출 수 있다.

Claims (5)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내에 서로 마주보고 서로 상대 이동 가능하게 설치된 상정반 및 하정반과,
    상기 상정반과 하정반 사이에 밀폐 공간을 형성하기 위해 상정반 및/또는 하정반의 가장 자리를 따라 형성된 밀폐 수단과,
    상기 상정반과 하정반 사이의 밀폐 공간에 연결된 진공 형성 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 챔버 내부와 연결된 제 2 진공 형성 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 진공 형성 수단은 제 2 진공 형성 수단보다 고진공용 펌프인 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 진공 형성 수단은 상기 하정반에 형성된 배기관을 통하여 연결된 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 밀폐 수단은 오링인 것을 특징으로 하는 기판 합착 장치.
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