KR20190064081A - 패널 합착 장치 및 방법 - Google Patents

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김성근
이민형
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주식회사 탑 엔지니어링
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Abstract

본 발명은 패널 합착 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 제1 패널과 제2 패널의 합착 품질을 향상시키기 위한 패널 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

패널 합착 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR BONDING PANELS}
본 발명은 패널 합착 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 제1 패널과 제2 패널의 합착 품질을 향상시키기 위한 패널 합착 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에 스마트폰이나 태블릿 단말등에는 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널이 탑재되고 있다.
또한, 상기 터치패널은 액정표시장치(LCD;Liquid Crystal Display device), PDP(Plasma Display Panel), OELD(Organic Electro-Luminescence Display) 등의 플랫 패널 디스플레이와 같은 화상표시장치가 표시면에 설치된다.
그리고 사용자는 화상표시장치를 보면서 정보를 선택하기 위해 터치하는 방식으로 사용한다.
스마트폰이나 태블릿 단말기 등은 실내 및 실외의 다양한 환경 하에서 사용되고 있으며, 햇빛이 비치는 실외에서도 사용이 용이하도록 시인성 향상이 요구되고 있는 실정이다.
시인성 향상을 위해 터치패널과 디스플레이의 끝부분만을 접합시키는 에어갭 본딩 방법에 비하여, 터치패널과 디스플레이를 전면 접합시키는 다이렉트 본딩방법이 널리 이용되고 있다.
여기서, 다이렉트 본딩방법은 터치패널과 액정 디스플레이 사이에 광학 투명 레진(Optically Clear Resin)을 위치시키고 기포가 잔존하지 않도록 터치패널과 액정 디스플레이를 합착한 후 경화시킨다.
종래기술에 따른 다이렉트 본딩방법은 대기압에서 진행되는 프리본딩시 가압량이 크거나 본딩 대상재가 플렉시블 재료로 이루어지거나 두께가 얇으면 진공 가압전에 기포가 본딩 대상재 사이에 내재되어 불량이 발생되는 문제점을 지니고 있다.
또한, 광학 투명 레진의 소재에 따라 경화 전 대기와의 접촉에 따라 변성되는 소재가 있으며, 이 경우 경화 조건을 부여하더라도 광학 투명 레진이 완전히 경화되지 못해 패널의 합착 품질이 떨어지는 불량이 발생될 우려가 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0078894호
본 발명은 패널에 코팅된 광학 투명 레진의 경화를 진공 환경 하에서 수행함으로써 광학 투명 레진의 변성을 방지함으로써 패널의 합착 품질을 향상시키는 것이 가능한 패널 합착 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 패널에 대한 광학 투명 레진의 코팅 및 경화를 진공 환경 하에서 수행함으로써 광학 투명 레진의 변성을 보다 효과적으로 방지하여 패널의 합착 품질을 향상시키는 것이 가능한 패널 합착 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 패널에 대한 광학 투명 레진의 코팅 및 경화를 동일한 챔버 내에서 수행함으로써 택트 타임을 저감하고 생산성을 향상시키는 것이 가능한 패널 합착 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 패널 및 제2 패널이 반입되어 지지되는 패널 지지 유닛, 상기 패널 지지 유닛에 지지된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 코팅하는 코팅 유닛, 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널이 상기 패널 지지 유닛으로부터 이송되어 서로 대향되게 탑재되는 패널 탑재 유닛, 상기 패널 탑재 유닛에 탑재된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 합착시키는 패널 합착 유닛 및 서로 합착된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 향해 UV 광을 조사하여 상기 광학 투명 레진을 진공 상태에서 경화시키는 광 조사 유닛을 포함하는 패널 합착 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 코팅된 상기 광학 투명 레진은 상기 광 조사 유닛에 의한 경화 전까지 진공 상태로 유지될 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 상기 코팅 유닛은 진공 상태에서 광학 투명 레진을 코팅할 수 있다.
또한, 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 코팅된 상기 광학 투명 레진은 상기 광 조사 유닛에 의해 경화되는 동안 진공 상태로 유지될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른, 코팅 유닛은 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 면 코팅하는 슬릿 노즐을 포함할 수 있다.
추가적으로, 상기 코팅 유닛은 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이의 광학 투명 레진을 가경화하는 서브 광 조사 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에서 제1 패널과 제2 패널의 합착을 위해 사용되는 상기 광학 투명 레진은 실리콘계 레진일 수 있다.
상술한 기술적 과제의 해결을 위해, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 제1 패널 및 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 코팅하는 단계, (b) 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 대향되게 배치하는 단계, (c) 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 합착시키는 단계 및 (d) 서로 합착된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 향해 UV 광을 조사하여 상기 광학 투명 레진을 경화시키는 단계를 포함하는 패널 합착 방법이 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행될 수 있다.
추가적으로, 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b) 사이에 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이의 광학 투명 레진을 가경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 패널에 코팅된 광학 투명 레진의 경화를 진공 환경 하에서 수행함으로써 광학 투명 레진의 변성을 방지함으로써 패널의 합착 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 패널에 대한 광학 투명 레진의 코팅 및 경화를 진공 환경 하에서 수행함으로써 광학 투명 레진의 변성을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 패널에 대한 광학 투명 레진의 코팅 및 경화를 동일한 챔버 내에서 수행함으로써 택트 타임을 저감하고 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1의 패널 합착 장치의 패널 탑재 유닛과 광 조사 유닛이 도시된 사시도이다.
도 3은 도 1의 패널 합착 장치의 패널 지지 유닛과 코팅 유닛이 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3의 코팅 유닛의 슬릿 노즐이 도시된 사시도이다.
도 5는 도 1의 패널 합착 장치의 패널 탑재 유닛이 도시된 측면도이다.
도 6은 도 5의 패널 탑재 유닛의 제1 탑재 부재와 제2 탑재 부재가 도시된 사시도이다.
도 7은 도 5의 패널 탑재 유닛의 제1 탑재 부재에 제1 패널이 탑재된 상태가 도시된 평면도이다.
도 8은 도 5의 패널 탑재 유닛의 제2 탑재 부재에 제2 패널이 탑재된 상태가 도시된 평면도이다.
도 9는 도 1의 패널 합착 장치의 패널 지지 유닛 및 패널 이송 유닛이 도시된 사시도이다.
도 10은 도 1의 패널 합착 장치의 패널 탑재 유닛 및 패널 가압 유닛이 도시된 측면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치 및 방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치는 예를 들어, 액정 디스플레이 모듈 또는 유기 발광 다이오드 모듈과 같은 표시 패널에 예를 들어, 강화 유리나 아크릴 판과 같은 커버 패널을 합착하는 장치이다.
표시 패널과 커버 패널이 서로 합착될 수 있도록 표시 패널 또는 커버 패널 중 적어도 어느 한 쪽에는 광학 투명 레진이 코팅될 수 있다. 이하에서는 편의상 표시 패널 및 커버 패널 중 어느 하나를 제1 패널로 정의하고, 다른 하나를 제2 패널로 정의하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치가 도시된 사시도이며, 도 2는 도 1의 패널 합착 장치의 패널 탑재 유닛과 광 조사 유닛이 도시된 사시도이며, 도 3은 도 1의 패널 합착 장치의 패널 지지 유닛과 코팅 유닛이 도시된 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치는 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)의 합착 공정이 수행되는 챔버 유닛(10), 챔버 유닛(10)의 일측에 마련되며 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)이 각각 외부로부터 반입되어 지지되는 패널 지지 유닛(20), 패널 지지 유닛(20)에 지지된 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 코팅하는 코팅 유닛(30), 챔버 유닛(10) 내에 배치되며 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)이 서로 대향되게 탑재되는 패널 탑재 유닛(40) 및 패널 지지 유닛(20)에 지지된 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)을 패널 탑재 유닛(40)으로 순차적으로 이송하는 패널 이송 유닛(50)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치는 패널 탑재 유닛(40)과 연결되어 패널 탑재 유닛(40)에 탑재된 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)을 서로 합착하는 패널 합착 유닛(60) 및 패널 합착 유닛(60)에 의하여 서로 부착된 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진을 경화시키는 광 조사 유닛(70)을 포함한다.
챔버 유닛(10)은 패널 탑재 유닛(40)이 지지되는 하부 챔버(11)와 하부 챔버(11)의 상부에서 하부 챔버(11)에 대하여 승강이 가능하게 배치되는 상부 챔버(12)를 포함할 수 있다. 상부 챔버(12)에는 상부 챔버(12)를 승강시키는 챔버 승강 장치(13)가 연결될 수 있다.
하부 챔버(11)에는 수직 방향(Z축 방향)으로 연장되는 복수의 가이드 바(14)가 설치될 수 있으며, 상부 챔버(12)는 복수의 가이드 바(14)에 안내되어 수직 방향으로 이동될 수 있다. 복수의 가이드 바(14)는 상부 챔버(12)의 외측 주변을 관통하도록 설치될 수 있다.
상부 챔버(12)가 상승하여 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이가 소정의 간격으로 이격될 때, 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)이 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 이격된 공간을 통하여 패널 탑재 유닛(40)으로 이송될 수 있다. 또한, 상부 챔버(12)가 하강하여 상부 챔버(12)가 하부 챔버(11)에 밀착될 때, 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 공간이 외부로부터 밀폐될 수 있다. 하부 챔버(11)는 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 상부 챔버(12)는 하부 챔버(11)를 향하여 개방되는 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
하부 챔버(11) 및 상부 챔버(12) 중 적어도 어느 하나는 진공 펌프(15)와 연결관(16)을 통하여 연결될 수 있다. 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12)가 서로 밀착된 후, 진공 펌프(15)의 동작에 의해 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 밀폐 공간에 진공이 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 부착되는 공정은 진공의 분위기 내에서 수행될 수 있다. 제1 패널(P1)에 코팅된 광학 투명 레진에는 기포가 혼입될 수 있는데, 이러한 기포는 진공에 의하여 광학 투명 레진으로부터 배출되어 제거될 수 있다.
또한, 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진을 경화시킬 때 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 공간은 진공 상태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 광학 투명 레진의 경화를 진공 환경 하에서 수행함으로써 광학 투명 레진의 변성을 방지함으로써 패널의 합착 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 패널 지지 유닛(20)은 제1 패널(P1)이 지지되는 제1 지지 부재(21)와 제2 패널(P2)이 지지되는 제2 지지 부재(22)를 포함할 수 있다. 제1 지지 부재(21)와 제2 지지 부재(22)는 챔버 유닛(10) 내의 패널 탑재 유닛(40)을 향하여 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 패널 지지 유닛(20)은 제1 지지 부재(21)의 양측에 수평 방향으로 이동이 가능하게 설치되는 복수의 위치 결정 부재(23)와, 복수의 위치 결정 부재(23)와 연결되어 복수의 위치 결정 부재(23)를 제1 지지 부재(21)상에 안착된 제1 패널(P1)의 양측면에 접촉되는 방향 및 제1 패널(P1)의 양측면으로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 위치 결정 부재 이동 장치(24)를 포함할 수 있다. 위치 결정 부재(23)는 외주가 유연한 소재로 이루어지는 롤러 형상으로 형성될 수 있다. 위치 결정 부재 이동 장치(24)로는 유압 또는 공압으로 동작하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 이용될 수 있다.
복수의 위치 결정 부재(23)가 제1 패널(P1)의 양 측면에 밀착되는 경우, 제1 패널(P1)은 제1 지지 부재(21)상의 정확한 위치에서 견고하게 지지될 수 있다. 따라서, 제1 패널(P1)에 광학 투명 레진이 코팅되는 과정에서 제1 패널(P1)의 위치가 고정될 수 있으므로, 광학 투명 레진을 제1 패널(P1)의 정확한 위치에 코팅할 수 있다.
도 3을 참조하면, 코팅 유닛(30)은 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 중 적어도 하나, 바람직하게는 제1 패널(P1) 상에 광학 투명 레진(R1, R2)를 면 코팅하는 슬릿 노즐(311, 312)이 구비된 코팅 헤드(31)와 코팅 헤드(31)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 코팅 헤드 이동 장치(32)를 포함할 수 있다. 이 때, 슬릿 노즐(311, 312)은 서로 동일 또는 상이한 광학 투명 레진(R1, R2)을 면 코팅하도록 동작할 수 있다.
코팅 헤드 이동 장치(32)는 코팅 헤드(31)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동부(321), 코팅 헤드(31)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동부(322) 및 코팅 헤드를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동부(323)로 구성될 수 있다. 이러한 X축 구동부(321), Y축 구동부(322) 및 Z축 구동부(323)로는 유압 또는 공압으로 동작하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 이용될 수 있다.
이에 따라, X축 구동부(321) 및 Y축 구동부(322)의 구동에 의하여 코팅 헤드(31)가 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 슬릿 노즐(311, 312)이 제1 지지 부재(21) 상에 안착된 제1 패널(P1) 상으로 수평 방향으로 이동되고, Z축 구동부(323)의 구동에 의하여 코팅 헤드(31)가 수직 방향으로 이동됨에 따라, 슬릿 노즐(311, 312)이 제1 패널(P1)과 인접 및 밀착되도록 위치할 수 있다.
이와 같은 상태에서 코팅 헤드(31)가 X축 구동부(321) 및 Y축 구동부(322)의 구동에 의하여 수평 방향으로 이동되는 것과 동시에 슬릿 노즐(311, 312)로부터 광학 투명 레진(R1, R2)이 배출되면서 제1 패널(P1)의 상면에 광학 투명 레진(R1, R2)을 소정의 패턴으로 면 코팅할 수 있다.
본 발명에 따르면, 토출식 노즐을 사용하여 광학 투명 레진(R1, R2)을 제1 패널(P1)의 상면에 점적식으로 도포하는 것이 아니라 슬릿 노즐(311, 312)을 사용하여 제1 패널(P1)과 밀착한 상태로 면 코팅하기 때문에 광학 투명 레진(R1)이 코팅된 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 합착시 기포가 발생할 가능성을 현저히 줄이는 것이 가능하다.
또한, 슬릿 노즐(311, 312)을 사용하여 제1 패널(P1)과 밀착한 상태로 면 코팅할 경우, 제1 패널(P1)의 상면에 점적식으로 도포된 광학 투명 레진(R1, R2)이 제2 패널(P2)과 합착될 때 스프레드되는 면적을 고려할 필요가 없을 뿐만 아니라, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 합착시 광학 투명 레진(R1, R2)이 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일반적인 점적식 도포의 경우, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 합착시 광학 투명 레진(R1, R2)이 흘러 넘치는 것을 방지하기 위해 제1 패널(P1)의 상면에 외주 둘레를 따라 폐곡선의 패턴으로 1차 코팅한 후 이를 경화시키고, 경화된 레진을 댐으로서 사용하여 그 내부에 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)을 접착시키기 위한 레진을 다시 채워넣는 것이 일반적이다.
다만, 본 발명에 따르면, 광학 투명 레진(R1, R2)은 슬릿 노즐(311, 312)을 사용하여 제1 패널(P1)과 밀착한 상태로 면 코팅되기 때문에 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 합착시 광학 투명 레진(R1, R2)이 흘러 넘치는 일이 발생할 가능성이 상당히 적다. 이에 따라, 일반적인 점적식 도포와 달리 레진 코팅 및 경화 공정의 수를 줄여 택 타임을 저감하는 것이 가능하다.
도 3의 코팅 유닛의 슬릿 노즐이 도시된 사시도인 도 4를 참조하면, 슬릿 노즐(312)에는 광학 투명 레진이 배출되는 슬릿(312a)이 마련될 수 있으며, 슬릿(312a)은 제1 패널(P1)상에 밀착한 상태로 광학 투명 레진(R1, R2)을 면 도포할 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 코팅 유닛(30)은 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진(R1, R2)을 가경화하는 서브 광 조사 유닛(313)을 포함할 수 있으며, 서브 광 조사 유닛(313)은 코팅 헤드(31)와 인접한 위치에 구비될 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 광학 투명 레진은 실리콘계 레진일 수 있으며, 실리콘계 레진은 경화 전 대기(특히, 산소)와의 접촉에 따라 변성됨에 따라 경화 조건(예를 들어, 열 또는 광(UV))을 부여하더라도 실리콘계 레진이 완전히 경화되지 못할 가능성이 있다. 이에 따라, 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 사이에 실리콘계 레진의 미경화층이 생기게 되며, 실리콘계 레진의 미경화층은 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)의 합착 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다.
이에 따라, 서브 광 조사 유닛(313)은 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 중 적어도 하나의 상면에 광학 투명 레진(R1, R2)을 코팅한 후 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)을 합착하기 전까지 광학 투명 레진(R1, R2)이 대기와 접촉하여 변성되는 것을 방지하기 위해 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 중 적어도 하나의 상면에 광학 투명 레진(R1, R2)의 코팅을 완료한 후 또는 코팅과 함께 UV 광을 조사함으로써 광학 투명 레진(R1, R2)가 가경화된 상태로 유지될 수 있도록 할 수 있다.
서브 광 조사 유닛(313)이 광학 투명 레진(R1, R2)을 향해 광을 조사하는 동안 코팅 헤드(31)의 수평 방향 및/또는 수직 방향으로의 이동에 의해 서브 광 조사 유닛(313)가 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 코팅 유닛(30)의 코팅 헤드(31)는 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 공간에 위치하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12) 사이의 밀폐 공간에 진공을 형성한 후, 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 중 적어도 하나의 상면에 광학 투명 레진(R1, R2)의 코팅함으로써, 광학 투명 레진(R1, R2)이 대기 중에 노출됨에 따라 변성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 경우, 하부 챔버(11)와 상부 챔버(12)의 진공 환경 하에서 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)을 합착하고 경화 조건을 부여함으로써 광학 투명 레진(R1, R2)이 코팅된 후 경화되기 전까지 대기 중에 노출됨에 따라 변성되는 것을 방지할 수 있다.
추가적으로, 코팅 헤드(31)에는 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(311) 사이의 수직 방향으로의 간격 및 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(312) 사이의 수직 방향으로의 간격을 측정하는 레이저 변위 센서(314)가 구비될 수 있다.
레이저 변위 센서(314)는 제1 패널(P1)을 향하여 레이저 광을 발광하는 발광부(미도시) 및 발광부로부터 소정의 간격으로 이격되며 제1 패널(P1)의 상면에서 반사된 레이저 광이 수광되는 수광부(미도시)로 구성된다.
레이저 변위 센서(314)는 제1 패널(P1)의 상면에서 반사된 레이저 광의 수광부상에서의 결상 위치에 따른 전기 신호로부터 제1 패널(P1)과 레이저 변위 센서(314) 사이의 수직 방향(Z축 방향)으로의 간격을 계측하는 역할을 수행한다. 따라서, 제1 패널(P1)과 레이저 변위 센서(314) 사이의 수직방향으로의 간격을 이용하여 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(311) 사이의 간격 및 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(312) 사이의 간격을 측정할 수 있으며, 측정된 간격을 근거로 Z축 구동부(323)를 제어하여 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(311) 사이의 간격 및 제1 패널(P1)의 상면과 슬릿 노즐(312) 사이의 간격을 미리 설정된 최적의 간격으로 유지할 수 있다.
도 2 및 도 5 내지 도 8을 참조하면, 패널 탑재 유닛(40)은 제1 패널(P1)이 탑재되는 제1 탑재 부재(41), 제1 탑재 부재(41)의 상측에서 제1 탑재 부재(41)에 대향하도록 배치되며 제2 패널(P2)이 탑재되는 제2 탑재 부재(42), 제1 탑재 부재(41)와 제2 탑재 부재(42) 사이에서 수평 방향 및 수직 방향으로 이동이 가능하게 배치되어 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)을 제1 탑재 부재(41)와 제2 탑재 부재(42)에 각각 탑재하는 로딩 부재(43) 및 로딩 부재(43)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 로딩 부재 이동 장치(44)를 포함할 수 있다.
제1 탑재 부재(41)의 상면에는 제1 패널(P1)의 하면이 점착되는 점착 부재(411)가 배치될 수 있으며, 제2 탑재 부재(42)의 하면에는 제2 패널(P2)의 상면이 점착되는 점착 부재(421)가 배치될 수 있다. 점착 부재(411, 421)는 실리콘계, 아크릴계 또는 불소계 등의 점착성을 가지는 소재로 이루어지며, 제1 탑재 부재(41)의 상면 및 제2 탑재 부재(42)의 하면에 복수로 배치될 수 있다.
로딩 부재(43)는 예를 들면, 수평 방향으로 나란하게 배치되는 제1 로딩 부재(431)와 제2 로딩 부재(432)로 구성될 수 있다.
로딩 부재 이동 장치(44)는 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)를 서로 인접되는 방향 및 서로 이격되는 방향으로 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부(441) 및 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(442)를 포함할 수 있다.
수평 구동부(441)와 수직 구동부(442)는 상부 챔버의 외측에 배치되며 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)와 각각 연결 바(443)를 통하여 연결된다. 로딩 부재 이동 장치(44)는 챔버 유닛(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 연결 바(443)는 상부 챔버(12)를 관통하면서 로딩 부재(43)와 로딩 부재 이동 장치(44)를 서로 연결할 수 있다.
여기서 챔버 유닛(10)의 내부에 진공이 형성될 때, 외부의 공기가 챔버 유닛(10)의 내부로 유입되지 않도록 연결 바(43)의 둘레에는 주름관(445)이 구비될 수 있다. 수평 구동부(441)와 수직 구동부(442)로는 유압 또는 공압으로 동작하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 이용될 수 있다.
제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 서로 인접되는 방향으로 이동되는 동작, 제1 패널(P1)이 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)의 상면에 안착되는 동작, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 하강하여 제1 패널(P1)의 하면이 제1 탑재 부재(41)의 점착 부재(411)에 부착되는 동작, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 서로 이격되는 방향으로 이동하여 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 제1 패널(P1)로부터 벗어나는 동작을 통하여 제1 패널(P1)이 제1 탑재 부재(41)에 탑재될 수 있다.
또한, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 서로 인접되는 방향으로 이동되는 동작, 제2 패널(P2)이 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)의 상면에 안착되는 동작, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 상승하여 제2 패널(P2)의 상면이 제2 탑재 부재(42)의 점착 부재(421)에 부착되는 동작, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 서로 이격되는 방향으로 이동하여 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 제2 패널(P2)로부터 벗어나는 동작을 통하여 제2 패널(P2)이 제2 탑재 부재(42)에 탑재될 수 있다.
한편, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)는 각각 여러 가닥으로 분지된 포크 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 제1 탑재 부재(41) 및 제2 탑재 부재(42)에는 포크 형상의 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)가 수용되는 복수의 수용홈(412, 422)이 각각 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 패널 이송 유닛(50)은 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)이 패널 탑재 유닛(40)으로 이송되는 방향으로 연장되며 상면 및 하면에 흡입홀(511)이 형성되는 흡착 부재(51)와 흡착 부재(51)를 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키는 흡착 부재 이동 장치(52)를 포함할 수 있다.
흡착 부재(51)의 상면은 제1 패널(P1)의 하면이 밀착될 수 있는 형상, 예를 들면, 평면으로 형성될 있다. 또한, 흡착 부재(51)의 하면은 제2 패널(P2)의 상면이 밀착될 수 있는 형상, 예를 들면, 평면으로 형성될 수 있다. 흡착 부재(51)의 상면 및 하면에 형성되는 흡입홀(511)은 도시하지 않는 부압원과 연결된다.
흡착 부재 이동 장치(52)는 흡착 부재(51)를 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2)이 패널 탑재 유닛(40)으로 이송되는 방향으로 이동시키는 수평 구동부(521)와, 흡착 부재(51)를 수직 방향으로 승강시키는 수직 구동부(522)를 포함할 수 있다. 수평 구동부(521)와 수직 구동부(522)로는 유압 또는 공압으로 동작하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선이동기구가 이용될 수 있다.
제1 패널(P1)상에 광학 투명 레진이 코팅되는 동작이 완료된 후, 제1 패널(P1)은 그 하면이 흡착 부재(51)의 상면에 형성된 흡입홀(511)에 흡착된 상태로 패널 탑재 유닛(40)의 로딩 부재(43)로 이송된다. 이때, 흡착 부재(51)가 서로 인접한 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)에 비하여 약간 높은 위치에 위치된 후, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432) 사이의 공간으로 하강하는 것과 동시에 흡입홀(511)에 작용되는 부압이 차단되면서, 제1 패널(P1)이 흡착 부재(51)의 상면으로부터 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)의 상면으로 이동될 수 있다.
그리고, 제2 패널(P2)은 그 상면이 흡착 부재(51)의 하면에 형성된 흡입홀(511)에 흡착된 상태로 패널 탑재 유닛(40)의 로딩 부재(43)로 이송된다. 이때, 흡착 부재(51)가 서로 인접한 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)에 비하여 약간 높은 위치에 위치된 후, 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)쪽으로 하강하여 제2 패널(P2)이 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)에 접촉될 때, 흡입홀(511)에 작용되는 부압이 차단되면서, 제2 패널(P2)이 흡착 부재(51)의 하면으로부터 제1 로딩 부재(431) 및 제2 로딩 부재(432)의 상면으로 이동될 수 있다.
이와 같이, 흡착 부재(51)는 제1 패널(P1)의 하면을 흡착하고, 제2 패널(P2)의 상면을 흡착하므로, 제1 패널(P1)의 상면과 제2 패널(P2)의 하면, 즉, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 부착되는 면들은 흡착 부재(51)에 영향을 받지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 패널 합착 유닛(60)은 패널 탑재 유닛(40)의 제1 탑재 부재(41)와 연결되는 연결 로드(61)와 연결 로드(61)를 승강시키는 승강 장치(62)를 포함할 수 있다.
연결 로드(61)는 하부 챔버(11)를 관통하여 수직 방향으로 연장될 수 있다. 챔버 유닛(10)의 내부에 진공이 형성될 때, 외부의 공기가 챔버 유닛(10)의 내부로 유입되지 않도록 연결 로드(61)의 둘레에는 주름관(611)이 구비될 수 있다.
승강 장치(62)는 연결 로드(61)와 연결되어 연결 로드(61)를 수직 방향으로 이동시킨다. 승강 장치(62)로는 유압 또는 공압으로 동작하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치와 같은 직선 이동 기구가 이용될 수 있다.
승강 장치(62)의 동작에 의하여 연결 로드(61)가 상승하면, 연결 로드(61)와 연결된 제1 탑재 부재(41)가 제2 탑재 부재(42)와 인접되는 방향으로 상승한다. 따라서, 제1 탑재 부재(41)와 제2 탑재 부재(42)에 각각 탑재된 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 부착될 수 있다.
한편, 패널 합착 유닛(60)은 연결 로드(61)와 연결되어 연결 로드(61)를 회전시키는 회전 장치(63)를 더 포함할 수 있다. 회전 장치(63)는 연결 로드(61)와 연결되는 회전 모터로 구성될 수 있다. 이러한 회전 장치(63)는 연결 로드(61)와 직접적으로 연결되거나, 승강 장치(62)와 연결되어 승강 장치(62)를 회전시키는 것을 통하여 연결 로드(61)를 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 회전 장치(63)는 승강 장치(62)를 통하여 연결 로드(61)와 연결될 수 있다.
회전 장치(63)는 연결 로드(61)를 미세한 각도로 회전시키는 역할을 수행한다. 회전 장치(63)의 구동에 의하여 연결 로드(61)가 회전되면, 연결 로드(61)와 연결된 제1 탑재 부재(41)가 회전될 수 있으며, 제1 탑재 부재(41)에 탑재된 제1 패널(P1)이 회전될 수 있다. 따라서, 제2 탑재 부재(42)에 탑재된 제2 패널(P2)과의 부착 위치에 대응되도록 제1 패널(P1)의 제2 패널(P2)에 대한 상대적인 회전 위치가 조절될 수 있으며, 이에 따라, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 정확한 위치에서 부착될 수 있도록 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로에 대하여 일렬로 정렬될 수 있다.
또한, 패널 합착 유닛(60)은 연결 로드(61)와 연결되어 연결 로드(61)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 장치(64)를 더 포함할 수 있다. 수평 이동 장치(64)로는 유압 또는 공압으로 작동하는 액츄에이터, 리니어 모터 또는 볼 스크류 장치로 구성되어 연결 로드(61)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 X-Y 테이블로 구성될 수 있다. 이러한 수평 이동 장치(64)는 연결 로드(61)와 직접적으로 연결되거나, 승강 장치(62)와 연결되어 승강 장치(62)를 수평 방향으로 이동시키는 것을 통하여 연결 로드(61)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 수평 이동 장치(64)는 승강 장치(62)를 통하여 연결 로드(61)와 연결될 수 있다.
수평 이동 장치(64)는 연결 로드(61)를 미세한 범위 내에서 수평 방향으로 이동시키는 역할을 수행한다. 수평 이동 장치(64)의 구동에 의하여 연결 로드(61)가 수평 방향으로 이동하면, 연결 로드(61)와 연결된 제1 탑재 부재(41)가 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 제1 탑재 부재(41)에 탑재된 제1 패널(P1)이 수평 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 제2 탑재 부재(42)에 탑재된 제2 패널(P2)의 위치에 대응되도록 제1 패널(P1)의 제2 패널(P2)에 대한 상대적인 수평 방향으로의 위치가 조절될 수 있으며, 이에 따라, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 정확한 위치에서 부착될 수 있도록 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로에 대하여 일렬로 정렬될 수 있다.
또한, 패널 합착 유닛(60)은 연결 로드(61)와 연결되어 연결 로드(61)에 가해지는 수직 방향으로의 하중을 감지하는 하중 측정 센서(65)를 더 포함할 수 있다. 하중 측정 센서(65)로는 물리적인 하중을 전기적인 신호로 변환하는 로드 셀이 이용될 수 있다.
제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 부착되는 과정에서 하중 측정 센서(65)는 연결 로드(61)에 가해지는 수직 방향으로의 하중을 감지한다. 따라서, 측정된 하중을 근거로 하여 승강 장치(62)의 동작을 제어함으로써, 연결 로드(61)의 상승 높이를 제어하고, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 밀착되는 압력을 미리 설정된 최적 범위 내로 유지할 수 있다.
여기서, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 밀착되는 압력에 관한 최적 범위는 실험이나 시뮬레이션을 통하여 설정될 수 있다. 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)이 서로 밀착되는 압력은 제1 패널(P1) 또는 제2 패널(P)의 두께, 경도, 강도, 내충격성 등의 특성에 따라 달라질 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 조사 유닛(70)은, 챔버 유닛(10)에 마련된 투명 창(19)을 통하여 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)을 향하여 경화용 UV 광을 발광하는 발광부(71)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 투명 창(19)은 상부 챔버(12)에 형성될 수 있고, 발광부(71)는 투명 창(19)에 인접한 위치에 설치될 수 있다. 발광부(71)에서 발광된 광은 투명 창(19)을 통하여 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진에 조사됨으로써 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진이 부분적으로 또는 완전히 경화될 수 있다.
여기서, 광 조사 유닛(70)이 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 정렬이 틀어진 경우, 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진을 부분적으로 경화시킨 후 부가적인 정렬 수단에 의해 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 정렬 상태를 일치시킨 후 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진을 완전히 경화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 패널 합착 장치에 구비된 광 조사 유닛(70) 또는 발광부(71)가 챔버 유닛(10)의 외부에 배치되는 구성에 한정되지 아니하며, 발광부(71)가 챔버 유닛(10)의 내부에서 제1 패널(P1)과 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진에 광을 조사할 수 있는 위치에 배치되는 구성이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패널 합착 장치의 패널 지지 유닛(20), 코팅 유닛(30), 패널 탑재 유닛(40), 패널 합착 유닛(60), 광 조사 유닛(70)은 챔버 유닛(10)의 외부에 배치되는 구성에 한정되지 아니하며, 챔버 유닛(10)의 내부에 구비됨으로써 광학 투명 레진을 도포하는 과정뿐만 아니라 광학 투명 레진이 도포된 후 경화되기 전까지 또한 광학 투명 레진이 경화되는 동안 대기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 제1 패널(P1) 및 제2 패널(P2) 사이의 광학 투명 레진은 경화시 미경화층을 발생시키지 아니하고 완전히 경화될 수 있으며, 이를 통해제1 패널(P1)과 제2 패널(P2)의 합착 품질을 향상시키는 것이 가능하다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (11)

  1. 제1 패널 및 제2 패널이 반입되어 지지되는 패널 지지 유닛;
    상기 패널 지지 유닛에 지지된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 코팅하는 코팅 유닛;
    상기 제1 패널 및 상기 제2 패널이 상기 패널 지지 유닛으로부터 이송되어 서로 대향되게 탑재되는 패널 탑재 유닛;
    상기 패널 탑재 유닛에 탑재된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 합착시키는 패널 합착 유닛; 및
    서로 합착된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 향해 UV 광을 조사하여 상기 광학 투명 레진을 진공 상태에서 경화시키는 광 조사 유닛;
    을 포함하며,
    상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 코팅된 상기 광학 투명 레진은 상기 광 조사 유닛에 의한 경화 전까지 진공 상태로 유지되는,
    패널 합착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 유닛은 진공 상태에서 광학 투명 레진을 코팅하는,
    패널 합착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 코팅된 상기 광학 투명 레진은 상기 광 조사 유닛에 의해 경화되는 동안 진공 상태로 유지되는,
    패널 합착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 유닛은 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 면 코팅하는 슬릿 노즐을 포함하는,
    패널 합착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 유닛은 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이의 광학 투명 레진을 가경화하는 서브 광 조사 유닛을 포함하는,
    패널 합착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 투명 레진은 실리콘계 레진인,
    패널 합착 장치.
  7. (a) 제1 패널 및 제2 패널 중 적어도 하나에 광학 투명 레진을 코팅하는 단계;
    (b) 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 대향되게 배치하는 단계;
    (c) 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 서로 합착시키는 단계; 및
    (d) 서로 합착된 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널을 향해 UV 광을 조사하여 상기 광학 투명 레진을 경화시키는 단계;
    를 포함하는,
    패널 합착 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행되는,
    패널 합착 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (a) 및 상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행되는,
    패널 합착 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (d)는 진공 상태에서 수행되는,
    패널 합착 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (a)와 상기 단계 (b) 사이에 상기 제1 패널 및 상기 제2 패널 사이의 광학 투명 레진을 가경화하는 단계를 더 포함하는,
    패널 합착 방법.
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