KR20160047688A - 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 진공 상향식 증착 챔버의 내부에 설치되는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치로서, 기판의 양끝의 일부분을 고정하는 기판 푸시 집게 장치가 액자 틀의 내부에 설치되고, 상부의 푸시 집게부가 좌우 이송이 가능하여, 대형의 기판의 엣지를 하부의 푸시 집게부 오링 상에 얹혀 놓을 수 있고, 상부의 푸시 집게부를 기판의 엣지 상에 이송하고, 상하부의 푸시 집게부를 스크류에 의하여 결합하여, 기판의 엣지 상하부의 일정 면을 눌러서 집게 되어, 대형의 기판을 흔들림 없이 고정하는 장치로서, 상향식 증착 공정을 하기 위한 액자 형 기판 홀더를 스케닝하여도 기판이 하강하는 등의 사고를 방지 할 수 있으므로, 대형의 OLED TV의 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치 {Glass pushing assembly of picture frame type glass holder}
본 발명은 대면적 (8세대~11세대급) OLED(Organic Lighting Emission Display) 박막의 대량생산 제조용 상향식 증착기에 사용되는 액자형 대면적 기판 홀더 장치의 (출원 특허 : 액자 형 대면적 기판 홀더 장치, 10-2014-0139420) 기판 집게 고정 장치에 관한 것으로서, 기판의 처짐이나 하강 없이 기판을 고정 하기 위하여, 매우 얇은 유리 기판을 펴서 기판 홀더 프레임에 놓고 기판의 좌우 엣지를 잡아 고정하게 되는 장치의 구체적인 개발의 내용으로서, 액자 형 틀 구조의 내부에 장착되는 대면적 기판 집게 장치에 관한 것이다.
OLED 디스플레이는 포스트 엘시디(Post LCD) 디스플레이뿐만 아니라 조명용 면 발광 장치로서 그 에너지 성과 저렴 성이 입증되어 세계적으로 각광받고 있다. OLED 발광 장치의 핵심 공정 기술로서, 유기물 발광 재료를 기체 증발하여 유리기판에 고 진공 상태에서 증착하여 유기물 박막을 제조하는 열 증발 증착 공정(thermal evaporation deposition)이 주로 사용되고 있다.
열 증발 증착 공정은 유기물을 증발하기 위한 소스로서, 열 복사에 의한 기체 유도 증발 장치인 증발 원과 기판을 고정해 주는 기판 트레이와 박막의 형태를 제조하는 오픈 마스크 장치등이 고 진공 챔버 내에 구성되어 사용 된다.
특히 최근 들어서, OLED 제품의 단가를 낮추기 위하여, 기판의 크기를 더욱 크게 제작한 후, 나중에 작게 잘라서 여러 장 제조하는 기술이 필요하게 되었다. 이를 테면, 4 세대나 5 세대급 기판을 증착하여 유기 박막을 만들고, 용도에 맞추어 2인치나 4인치용으로 잘라 쓰면, 그 생산성이 향상되어 제조 원가를 떨어뜨리게 되는 것이다. 하지만, 최근 대형(75인치이상)의 OLED TV를 대량 생산하기 위하여, 8 세대급(2200mmX2500mm) 크기의 유리 기판이 사용되는데, 이때 유리 기판의 두께가 0.5mm 정도이므로, 쉽게 처짐으로 인하여 기판 핸들링 시 깨어지기가 매우 쉽다.
이러한 8세대급 이상의 대형의 유리기판에 유기박막을 상향 증착할 경우에 챔버의 상부에는 대형의 기판 하강과 처짐을 방지하고, 기판 가장자리는 회로 연결부로서, 증착을 방지하도록 하기 위하여, 오픈 메탈 마스크를 사용한다. 문제는 이러한 기판이 대면적이고 매우 얇으므로 쉽게 하강하거나, 처지고, 점착 척이나 정전기척으로부터, 척력이 저하되어, 자주 떨어지는 사고가 발생하는 것이다. 점착 척의 경우, 증발 원으로부터 방출되는 열에 의하여 점착 물질의 점착성이 저하되고, 정전기 척의 경우, 대형의 기판에 정전기로 균일한 척킹 힘을 공급하기가 어려워 이러한 사고가 발생하는 것이다. 또한, 점착 물질이나 정전기 척으로부터 아웃 개싱이 유발되어 소자의 수명을 저하시키기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여는 기판의 하강과 처짐을 방지하게 되는 기판 하강 및 처짐 방지용 기판 집게 장치의 개발이 필요하다.
기존의 고 진공 증착 챔버 내에 대면적의 유리기판이 하강이나 처짐이 없이 기판을 고정하기 위하여, 고 진공 내 파티클의 원인을 주는 점착 물질이나 고 전압을 사용하지 않고도 기구적으로만 기판을 홀딩 하는 신 개념의 기판 홀더의 개발이 필요하다. 기존에 발명 된 액자 형 기판 홀더의 기판 엣지를, 고 진공 챔버 내에서, 적당한 힘으로 푸시하여 집고, 기판의 위치를 정밀 고정하는 장치의 개발이 필요하다.
대면적 기판을 홀딩 하기 위하여, 본 발명에서는 상부의 푸시 집게부를 액자 틀의 바깥 부분으로 선형 이송 시켜, 기판이 놓일 공간을 만들게 되고, 펴진 기판의 양쪽 엣지부분을 하부의 푸시 집게부의 오링 위에 올려 놓게 하고, 상부의 푸시 집게부를 원 위치로 당기게 한 후, 스크류 나사를 결합하여, 상부와 하부의 푸시 집게부를 결합하여 기판의 엣지를 집고 있는 오링에 균일한 힘을 주도록 할 것이다. 상하부에 고정된 오링의 힘으로 기판 엣지를 집을 수 있도록, 적당한 힘을 인가하기 위하여, 상부의 푸시 집게부에 다수개의 스크류를 설치하여 일정 회전수로 나사머리를 회전하도록 할 것이다. 또한 상부의 푸시 집게부의 이송이 가능하도록 하부의 푸시 집게부의 양끝에는 휠 장치를 구성할 것이다. 결합된 푸시 집게부의 몸체를 이송하기 위하여, 푸시 집게부의 하부에는 엘엠 가이드가 설치되어 푸시 집게부의 몸체에 형성된 당김 고정대의 나사머리를 회전하여 스크류 방식으로 푸시 집게부의 몸체가 당겨지고 밀어 지도록 정밀 이송이 가능하게 할 것이다.
본 발명에 의하면, 고 진공 챔버 내에서, 진공 로봇 팔에 놓여진 대형의 기판을 올려놓을 수 있는 공간의 확보가 가능하고, 기판의 엣지의 일정 폭을 집을 수 있고, 당길 수 도 있으므로, 기판의 하강과 처짐을 방지하고, 기판의 위치를 정밀 고정하게 되어, 기판이 하강하지 않게 유지해 주는 기판 집게 장치이므로 연속 증착이 가능하여 OLED TV의 대량 생산 시 생산성을 높이는 효과가 있다.
도1은 액자 형 대면적 기판 홀더의 구조
도2는 기판을 홀딩하는 푸시 집게부의 상세 단면 구조
도3은 상부와 하부의 푸시 집게부의 위에서 본 단면 구조
도4는 상부 푸시 집게부가 왼쪽으로 밀려나고, 하부 푸시 집게부의 오링에 기판이 놓이는 상태
도5는 상부 푸시 집게부가 기판의 엣지의 상부 면으로 이송하는 상태
도6은 스크류를 회전하여 상하부 푸시 집게부가 결합되기 전의 상태
도7은 스크류를 회전하여 상하부 푸시 집게부가 결합이 완료되어 기판의 엣지를 집은 상태
도8은 상하부 푸시 집게부가 결합되어 이송용 휠을 누른 상태
도9는 결합 후 당김 고정대를 스크류로 회전하여 푸시 집게부 몸체를 당긴 상태
도10은 기판의 양면을 집게로 고정한 상태의 모습예
도11은 액자 형 기판집게를 구동하기 위한 고 진공 챔버의 모습
도1에는 기존에 발명된 액자 형 기판 홀더의 개념도를 나타내었다. 액자 형 기판 홀더 프레임(10)이 사면을 형성하고 안쪽 중앙부에는 기판 삽입부(11)가 형성되어 있으며, 기판의 엣지를 잡은 집게의 위치를 정하도록 할 목적으로 당김 고정대(12)가 형성되어 있다. 기판의 양 엣지를 잡을 목적으로 상하부 푸시 집게부(23)가 마주보고 결합되도록 구성되며, 푸시 집게부의 내부에는 기판(20)의 양끝을 일정 폭 집을 목적으로 오링 고정대(22)와 오링(21)이 형성된다. 결합된 한 몸체의 푸시 집게부가 이송이 가능하도록 하부의 푸시 집게부의 하부에는 레일(25)이 푸시 집게부 고정부(26)의 상부 면에 형성되어 있다.
도2에는 상기의 푸시 집게부 장치의 구체적인 모습을 나타내었다. “ㄴ”형태의 푸시 집개 고정부(40)의 상부 면에는 엘엠 가이드(41), 또는 선형레일이 형성되어 푸시 집게부의 좌우 선형 이송 운동이 가능하게 형성되어 있으며, 옆 측면에는 당김 고정대를 위한 당김 스크루 탭 홀(hole)(47)이 형성되어 있다. 당김 고정대(42)는 스크류의 형대를 하고 있으며, 당김 고정대 나사 머리(43)를 회전하면, 푸시 집게부 몸체가 좌우로 이송이 가능한 것이다.
상부 푸시 집게부(30)는 “ㄱ”자 형태로서 꺽어진 하부 면에 오링 고정대(31)가 부착되어 그 하부 면에 평평한 오링(32)을 부착하도록 형성된다. 푸시 집게부의 오링 부착 반대 면에는 고리(33)가 형성되어 있어서, 이 고리에 기구물을 걸어서 당기고 밀어줌으로써, 상부 푸시집 게부가 휠(35)을 타고, 좌우 모션이 가능하도록 구성된다. 또한, 상부의 푸시 집게부의 상부 면에는 다수 개의 결합 스크류(45)가 구성되어 있어서, 하부 집게부의 상부 면에 형성된 스크류 탭 홀(46)에 스크류(45)를 회전하여 결합되도록 하게 된다. 결합 스크류(45)의 상부에는 결합스크류 나사 머리(44)가 형성되어 있어 스크류의 회전이 용이하다.
하부의 푸시 집게부(34)는 “ㄴ”자 형태로 구성되어, 오링 고정대(31)와 오링(32)이 부착되어 있으며, 하부 푸시 집게부의 장축 양끝에는 일정 폭의 휠 지지대 홈(48)이 형성되어 있고, 그 홈 바닥에는 다수개의 스프링(37)들이 위치하고, 그 상부에는 휠 지지대(36)가 놓이고, 다수개의 회전용 휠(35)들이 고정되어 자유 회전이 가능한 바퀴역할을 하게 된다. 상부 푸시 집게부(30)와 하부 푸시 집게부(34)가 결합 스크류(45)를 회전하여 결합될 시, 상기의 스프링(37)이 눌려져서, 휠(35)과 휠 지지대(36)는 아래로 눌려지게 되고, 기판 지지용 오링(32)과 평형 유지용 오링(38)이 눌려지면서 기판의 엣지를 누르게 되어 대형 기판을 고정하게 되는 것이다.
도3에는 상부 푸시 집게부(30)의 위에서 본 모습을 나타내었다. 3개의 결합 스크류 나사 머리(44)가 형성되어 있으며, 고리(33)와 평판 오링(32)의 위치를 나타내었다.
또한, 하부 푸시 집게부(34)를 위에서 본 모습으로서, 평판 오링(32), 휠(35), 휠 지지대 홈(48), 결합 스크류 탭 홀(46), 평형 오링(38), 당김 고정대(42)와 당김 고정대 나사머리(43)의 위치를 나타내었다.
도4는 상부의 푸시 집게부가 왼쪽으로 당겨진 모습으로서, 대형의 기판을 올려놓을 공간이 확보되었으며, 로봇에 의하여 기판(50)이 내려 앉게 되는 형상을 나타내었다.
도5는 기판이 놓여진 후에 상부 푸시 집게부가 오른쪽으로 밀려져, 상하부 푸시 집게부가 정 위치에 놓여진 모습을 나타내었다.
도6은 상부 푸시 집게부의 상단에 고정된 결합 스크류를 회전하여 하부 푸시 집게부에 형성된 스크류 탭 홀에 끼워 맞추는 모습을 나타내었다.
도7은 상부의 푸시 집게부와 하부의 푸시 집게부가 스크류에 의해 완전히 눌려서 결합된 모습을 나타내었으며, 비로서, 상 하부의 오링에 의해 대형 기판의 엔지부분을 집게 되어 기판을 고정하여, 기판이 아래로 하강되는 것을 방지 하게 되는 것이다.
도8은 상하부의 푸시 집게부가 결합되었을 경우, 휠과 휠 지지대가 스프링을 누른 모습을 나타내었다.
도9는 기판의 위치를 정밀하게 조정할 목적으로 당김 고정대를 당겨서, 푸시 집게부 몸체를 왼쪽으로 이동한 모습을 나타내었다. 이때, 당김 고정대의 나사머리를 회전함으로써 이송이 가능하게 되는 것이다.
도10은 기판의 양 엣지를 푸시 집게로 고정한 상태로 대형기판을 고정한 일 예를 나타내었다.
도11은 상기의 액자 형 기판 홀더와 기판 집게를 구동하기 위한 고 진공 챔버의 구동 기구가 설치된 모습을 나타내었다. 고 진공 챔버(60)의 상부에는 다수개의 회전 모터(61)가 설치되고, 각 회전 모터에는 스크류 구동 축(62)이 형성되어 있다. 고 진공 챔버의 측부에는 푸시 실린더(63)와 고리 당김축(64)이 좌우에 형성되어 있으며, 그 아래 또 다른 회전 모터(65)와 스크류 구동축(66)이 좌우에 각각 형성되어 있어, 고 진공 챔버에 놓여진 액자 형 기판 홀더(67)에 기판을 놓아 기판 집게로 기판을 고정하게 되는 것이다. 고 진공 챔버의 하부에는 챔버 프레임(68)이 형성되어 챔버를 지지하게 된다. 또한, 챔버내의 하부에는 로봇이 이송한 기판을 처짐 없이 받쳐주는 업다운 핀 어레이 장치가 구성되어(그림에는 도시하지 않음) 기판을 하부 푸시 집게부에 내려 놓은 후, 로봇의 격리가 가능하고, 기판의 높낮이의 위치선정이 가능하다.
10: 액자형 기판 홀더 프레임 11: 기판 삽입부
12: 당김 고정대
20: 기판 21: 오링
22: 오링 고정대 23: 푸시 집게부
24: 당김 고정대 25: 레일
26: 푸시 집게 고정부
30: 상부 푸시 집게부 31: 오링 고정대
32: 오링 33: 고리
34: 하부 푸시 집게부 35: 휠(wheel)
36: 휠 지지대 37: 스프링
38: 오링
40: 푸시 집게 고정부 41: 엘엠 가이드
42: 당김 고정대 43: 당김 고정대 나사 머리
44: 결합 스크류 나사 머리 45: 결합 스크류
46: 스크류 탭 홀 47: 당김 스크류 탭 홀
48: 휠 지지대 홈
50: 기판
60: 고 진공 챔버 61: 회전 모터1
62: 스크류 구동 축1 63: 푸시 실린더
64: 고리 당김축 65: 회전 모터2
66: 스크류 구동 축2 67: 액자 형 기판 홀더
68: 챔버 프레임

Claims (9)

  1. 상부의 푸시 집게부에는 오링 고정대, 기판 압착용 오링, 고리, 결합 스크류가 형성되고, 하부의 푸시 집게부에는 오링 고정대, 기판 압착용 오링, 평형유지 오링, 결합 스크류 탭 홀, 좌우 이송용 당김 고정대가 형성되는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  2. 하부 푸시 집게부의 양끝부분에 휠 지지대 홈이 형성되어, 그 홈에는 다수개의 스프링이 설치되고, 스프링 위에는 휠 지지대와 다수개의 휠이 형성되는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  3. 푸시 집게 고정부에는 엘엠 가이드 또는 선형레일이 형성되어 결합된 상하부 푸시 집게부 몸체가 좌우 이송이 가능한 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  4. 결합된 상하부 집게부 몸체의 좌우 이송을 위하여 스크류 당김 고정대가 형성되어 스크류의 당김 고정대 나사머리를 회전하여 정밀 이송하는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  5. 하부 푸시 집게부에는 다수개의 스크루 탭 홀이 형성되어, 상부 푸시 집게부에 고정된 결합 스크류의 회전에 의해, 상하부 푸시 집게부가 한 몸체로 결합하여 잠금되는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  6. 상부 푸시 집게부가 하부 푸시 집게부에 고정된 휠들의 상부에 놓여서, 좌우 이송이 가능한 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  7. 상부 푸시 집게부의 좌우 이송을 위하여 고리를 잡고 좌우로 당기고 미는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  8. 액자 형 틀 내에 상기의 상하부 푸시 집게부가 형성되고, 4면의 액자 틀 내에 다수개의 집게부가 형성되어 대형 기판의 4면의 일정 폭의 엣지 면을 집는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 장치
  9. 액자 형 기판 홀더를 구동하기 위한 고 진공 챔버의 상부에는 다수개의 회전모터와 스크류 구동 축이 형성되고, 챔버의 측부에는 푸시 실린더와 고리 당김축이 좌우에 형성되고, 챔버의 측부 하부에는 회전 모터와 스크류 구동축 및 기판 업다운 이송용 핀 어레이 장치가 형성되는 것을 특징으로 하는 액자 형 기판 홀더의 기판 집게 구동용 고 진공 챔버
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