KR20090057803A - 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판디스플레이 제조를 위한 기판 합착장치에 관한 것으로, 서로 합착되어 평판디스플레이를 제조하기 위한 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 지지하는 고정 챔버와, 상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판을 지지하며 상기 고정 챔버와 함께 상기 한 쌍의 기판을 합착하기 위한 밀폐 공간을 제공하는 가동 챔버와, 상기 고정 챔버에 설치되고 상기 가동 챔버를 상기 고정 챔버에 대해 접근 또는 이격시키는 구동수단을 포함하여 이루어진다.

기판, 합착, 챔버, 간격, 조절, 리니어 액츄에이터.

Description

평판디스플레이 제조용 기판 합착장치{APPARATUS FOR BONDING SUBSTRATES FOR MANUFACTURING FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은 평판디스플레이 제조를 위한 기판 합착장치에 관한 것으로, 경량화가 가능한 기판 합착장치에 관한 것이다.

기판 합착장치는 평판디스플레이의 두 기판을 합착하기 위한 것이다. 평판디스플레이로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광소자(Organic Light-Emitting Diode, OLED) 등이 있다. 이들 평판디스플레이 중 예를 들어 TFT-LCD(Thin Film Transistor LCD)의 제조과정을 보면, TFT가 매트릭스형으로 형성된 TFT 기판과, 컬러 필터나 차광막 등이 형성된 컬러 필터 기판이 수 ㎛ 정도의 간격을 가지고 서로 대향하여 합착된다.

기판 합착은 압력을 이용하여 두 기판을 가압함으로써 이루어진다. 이를 위하여 기판 합착장치는 제1 챔버와 이 제1 챔버와 이격된 제2 챔버를 구비한다. 각각의 챔버 내측면에는 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합착 전에 고정상태로 유지하 기 위한 정전척(ESC, Electro-Static Chuck)이 구비되고, 이중 상부에 위치하는 챔버에는 진공척(Vacuum chuck)이 함께 구비된다.

TFT 기판과 컬러 필터 기판이 내부로 유입되면 제1 챔버와 제2 챔버를 밀착시켜 내부를 진공상태가 형성되도록 펌프를 작동시켜 배기한다. 제1 챔버와 제2 챔버의 사이에는 기밀을 위한 실부재가 구비된다.

이후 챔버 내부를 진공상태로 하는 과정에서 각각의 기판을 정렬하고, 합착을 위한 진공상태가 되었을 때 두 기판을 합착하게 된다.

두 기판의 합착은 양 기판이 매우 근접한 상태에서 실시되며, 이들을 근접한 상태로 유지하는 것은 합착공정에 있어서 합착된 기판의 양불량을 판정하는데 매우 중요한 요소인데, 이를 위해 상술한 실부재를 사용한다.

실부재는 기밀의 유지와 더불어 합착 전 근접한 상태의 기판의 간격유지를 조절하는 주요 요소로써, 기판 사이의 간격은 실부재의 눌림양에 의해 판정된다. 또한 기판 합착장치에서 중요한 다른 요소로 기판의 정렬을 위한 챔버 및 스테이지의 수평이동이 있다.

도 1에 나타낸 종래 기술에 따른 기판 합착기의 일례에서는 두 기판 사이의 간격을 조절하기 위하여 한 쌍의 챔버 중 어느 하나의 챔버, 예컨대 상부 챔버(10)에 리니어 액츄에이터(Linear Actuator)(30)를 설치하고, 이 리니어 액츄에이터(30)의 신축단부(31)가 다른 하나의 챔버, 즉 하부 챔버(20)의 상부에 접한 채로 신축 작동하도록 하고 있다. 즉, 리니어 액츄에이터(30)가 신장되면 하부 챔버(20)에 대해 상부 챔버(10)를 밀어올려 각각이 지지하고 있는 기판(S1,S2) 사이 의 간격을 벌리고, 리니어 액츄에이터(30)가 단축되면 자중에 의해 상부 챔버(10)가 하강하여 결과적으로 기판(S1,S2) 사이의 간격이 좁아지는 것이다. 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)에는 각각 상부 정반(11)과 하부 정반(21)이 배치되며, 상부 정반(11)과 하부 정반(21)에는 각각 상부 척(12)과 하부 척(22)이 구비되어 각 척(11,22)이 한 쌍의 기판(S1,S2)을 나누어 지지하게 된다. 그 밖에 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20) 사이의 기밀을 유지하기 위해 양자 사이에 실부재(40)가 구비되어 있으며, 기판들(S1,S2)의 정렬을 위해 기판에 미리 형성된 얼라인 마크의 영상을 획득하는 카메라(50)가 상부 챔버(10)에 설치되어 있다.

상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)는 각각 지지하고 있는 기판(S1,S2)의 진동을 방지하고 위치를 안정적으로 유지하기 위해 자중이 비교적 크도록 설계된 상부 정반(11)과 하부 정반(21)을 구비하고 있는데, 평판디스플레이의 대형화가 요구됨에 따라 상부 정반(11)과 하부 정반(21)의 크기 또한 더불어 대형화되고 있다. 따라서 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)의 자중 또한 증가되고 있는 추세인 바, 상부 챔버(10)를 하부 챔버(20)에 대해 승강시키기 위한 리니어 액츄에이터(30)의 용량이 함께 커져야 한다. 이와 같은 리니어 액츄에이터의 용량 증가는 기존의 리니어 액츄에이터를 보다 대형의 리니어 액츄에이터로 교체하거나, 동일 용량의 리니어 액츄에이터를 추가로 설치하는 방식으로 달성될 수 있다. 그러나 보다 큰 용량의 리니어 액츄에이터로 교체하거나, 리니어 액츄에이터를 추가적으로 설치하는 것은 그만큼 중량의 증가를 가져오는 악순환의 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 챔버의 자중 증가를 수반하지 않고 한 쌍의 기판 사이의 간격을 조절할 수 있는 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치는, 서로 합착되어 평판디스플레이를 제조하기 위한 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 지지하는 고정 챔버와, 상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판을 지지하며 상기 고정 챔버와 함께 상기 한 쌍의 기판을 합착하기 위한 밀폐 공간을 제공하는 가동 챔버와, 상기 고정 챔버에 설치되고 상기 가동 챔버를 상기 고정 챔버에 대해 접근 또는 이격시키는 구동수단을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 고정 챔버에 튜브가 고정되고 상기 가동 챔버의 하면에 로드가 접하여 신축작동되는 공압실린더를 포함하는 것이 바람직하다. 또는 상기 구동수단은, 상기 고정 챔버에 나사결합되고 상단이 상기 가동 챔버의 하면에 접하는 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 구동수단은, 일단이 상기 고정 챔버에 회전 가능하게 설치되고 타단이 상기 가동 챔 버에 나사결합된 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 발명은 구동수단이 고정 챔버에 구비되어 있으므로 가동 챔버의 자중 증대를 초래하지 않는다. 따라서 평판디스플레이의 대형화 요구에 따라 구동되는 챔버의 자중이 커지는 경우, 구동수단의 용량을 늘이더라도, 구동되는 챔버의 자중에 미치는 영향이 없으므로, 구동수단의 용량 증대가 가동 챔버의 자중을 증대시키는 악순환이 방지된다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치의 일실시예를 정면에서 바라본 부분 단면도이다.

고정 챔버(200)는 한 쌍의 기판(S1,S2) 중 어느 한 기판을 지지하며, 외부에 고정설치된 프레임(미도시)에 고정되도록 설치된다. 여기서 한 쌍의 기판(S1,S2)이란 평판디스플레이의 제조를 위해 사용되는 것으로, 예컨대 TFT-LCD의 제조공정에서 사용되는 TFT기판과 컬러필터 기판과 같은 것이다.

가동 챔버(100)는 한 쌍의 기판(S1,S2) 중 다른 한 기판을 지지한다. 가동 챔버(100) 또한 프레임 설치되지만, 가동 챔버(100)는 상하방향으로 승강 가능하도록 설치된다. 가동 챔버(100)의 승강을 위한 구체적인 설치구조는, 예컨대 프레임에 가이드 레일을 설치하고, 이 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동되는 가이드 슈(shoe)를 가동 챔버(100)에 고정하는 것과 같이, 통상의 기술로 구현이 가능하므로 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

고정 챔버(200)와 가동 챔버(100)는 평판디스플레이를 구성하는 한 쌍의 기판(S1,S2)을 각각 지지한다. 예컨대 TFT-LCD와 같은 평판디스플레이의 경우 고정 챔버(200)가 TFT 기판(S1)을 지지하고 있다면, 가동 챔버(100)는 컬러 필터 기판(S2)을 지지하고 있다. 또한 고정 챔버(200)와 가동 챔버(100)는 상호 접하게 되면 양자 사이에 외부와 격리된 밀폐공간이 형성되는데, 이 밀폐공간에는 TFT 기판과 컬러 필터 기판이 모두 배치된 채로 외부와 차단되며, 차후 이 밀폐공간의 공기를 강제 배기시켜 진공 상태에서 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합착하게 된다. 이와 같이 고정 챔버(200)와 가동 챔버(100) 사이의 공간을 외부와 차단시키기 위해 고정 챔버(200)와 가동 챔버(100) 사이에는 실부재(400)가 설치되며, 고정 챔버(200)와 가동 챔버(100) 사이의 공간을 진공 상태로 만들기 위해 배기관(미도시)이 구비되어 있다.

한편, 고정 챔버(200)는 프레임에 대해 고정 설치되어 있고, 가동 챔버(100)는 프레임에 대해 승강 가능하도록 설치되어 있는데, 가동 챔버(100)가 고정 챔버(200)의 상방에 배치되어 있다. 그리고 고정 챔버(200)에는 구동수단(300)이 구비되며, 구동수단(300)에 의해 가동 챔버(100)가 승강 작동한다. 따라서 고정 챔 버(200)와 가동 챔버(100)에 각각 지지된 한 쌍의 기판(S1,S2) 사이의 간격은 구동수단(300)의 동작에 의해 조절될 수 있다.

이 구동수단(300)은 고정 챔버(200)에 설치되며, 그 작동선단이 가동 챔버(100)의 하면에 접하여 가동 챔버(100)를 고정 챔버(200)에 대해 밀어 올릴 수 있는 것이면 어떠한 구성이라도 무방하다. 가동 챔버(100)의 하강 동작은 가동 챔버(100)의 자중에 의해 달성될 수 있기 때문이다. 예를 들어서 설명하자면, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동수단(300)은 공압실린더로 구성될 수 있다. 이때 공압실린더(300)의 실린더 튜브(301)는 고정 챔버(200)에 고정되어 있고, 로드(302)의 선단이 가동 챔버(100)의 하면에 접하도록 설치한다. 이 상태에서 로드(302)를 신장시키면 가동 챔버(100)는 고정 챔버(200)에 대해 멀어지는 방향으로 상승하고, 로드(302)를 단축시키면 가동 챔버(100)는 자중에 의해 하강하여 고정 챔버(200) 측으로 접근하게 된다. 물론 로드(302)의 선단을 가동 챔버(100)의 하면에 고정시키는 것도 가능하며, 이 경우 가동 챔버(100)의 하강 동작도 동력에 의해 수행할 수 있게 된다.

구동수단의 다른 예로 전기적으로 작동하는 모터와 동력전달기구의 조합을 들 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 구동수단(310)을 구성하기 위해 고정 챔버(200)에 나사구멍(201)을 가공한 뒤, 이 나사구멍(201)에 리드 스크류(312)를 삽입하여 나사결합시키되, 리드 스크류(312)의 상단이 가동 챔버(100)의 하면에 접하도록 설치한다. 그리고 리드 스크류(312)를 전기 모터(311)와 같은 통상적인 회전동력원으로 회전시키면, 고정 챔버(200)가 리드 스크류(312)에 대해 너 트 역할을 하므로 가동 챔버(100)가 리드 스크류(312)의 상단에 의해 밀려 올라가게 할 수 있다. 물론 도 4에 도시한 바와 같이 리드 스크류(322)를 가동 챔버(100)에 형성된 나사 구멍(101)에 나사결합시키고, 고정 챔버(200)에는 리드 스크류(322)가 자유롭게 관통하도록 관통구멍(202)을 형성한 상태에서, 리드 스크류(322)를 전기 모터(321)로 회전시킴으로써 구동수단(320)을 구성하는 것도 가능하다. 이와 같이 구동수단이 리드 스크류를 포함하여 구성되는 경우들에 있어서, 어느 경우이거나 리드 스크류를 회전시키기 위한 전기 모터 등의 동력원은 고정 챔버(200) 측에 설치되어 있어야 한다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 기판 합착기의 일례를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치의 일 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치의 또다른 실시예를 도시한 단면도이다.

Claims (4)

1. 서로 합착되어 평판디스플레이를 제조하기 위한 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 지지하는 고정 챔버와,

   상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판을 지지하며 상기 고정 챔버와 함께 상기 한 쌍의 기판을 합착하기 위한 밀폐 공간을 제공하는 가동 챔버와,

   상기 고정 챔버에 설치되고 상기 가동 챔버를 상기 고정 챔버에 대해 접근 또는 이격시키는 구동수단을 포함하여 이루어진 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동수단은,

   상기 고정 챔버에 튜브가 고정되고 상기 가동 챔버의 하면에 로드가 접하여 신축작동되는 공압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 구동수단은,

   상기 고정 챔버에 나사결합되고 상단이 상기 가동 챔버의 하면에 접하는 스크류와,

   상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 구동수단은,

   일단이 상기 고정 챔버에 회전 가능하게 설치되고 타단이 상기 가동 챔버에 나사결합된 스크류와,

   상기 스크류를 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 제조용 기판 합착장치.

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