(57)【要約】      （修正有）【課題】装置が小型で、製造時間が短く、歩留まりが高い大面積の液晶表示素子の製造に有利な基板貼り合わせ装置及び製造方法を提供する。【解決手段】外観を成すベースフレーム100と, ベースフレームに装着される下部チャンバユニット220及びベースフレームから自由な状態で下部チャンバユニットの上側に位置される上部チャンバユニット210と, ベースフレームに備えられて上部チャンバユニットを上下移動させるチャンバ移動手段310,320,330,340,350と, 各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ230及び下部ステージ240と, 少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージが装着される空間とその外側空間を互いに密閉する密封手段224,250を含んで構成される。【選択図】図３
2004170975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外観を成すベースフレームと;
前記ベースフレームに装着される下部チャンバユニット及び前記ベースフレームから自由な状態で前記下部チャンバユニットの上側に位置する上部チャンバユニットと;
前記ベースフレームに備えられて前記上部チャンバユニットを上下移動させるチャンバ移動手段と;
前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージと; そして,
少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージが装着される空間とその外側空間を互いに密閉する密封手段とを含めてなる液晶表示素子製造装置。
【請求項２】
前記上部チャンバユニットは、
外部環境に露出する上部ベースと,
前記上部ベースの底面に固定し, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなっている上部チャンバプレートとを含めて構成される請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項３】
前記上部ステージは前記上部チャンバユニットに固定される請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項４】
前記下部チャンバユニットは、
ベースフレームに固定された下部ベースと,
前記下部ベースの上面に前後及び左右方向へ移動可能に装着され, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなる下部チャンバプレートとを含めてなる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項５】
前記下部ベースと下部チャンバプレートの間には、
前記下部チャンバプレートの内部空間と外部環境との間の密封が行われるようにシール部材が備えられる請求項４に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項６】
前記下部チャンバユニットの内部に備えられる下部ステージは、
前記下部チャンバユニットの下部ベースに固定される請求項４に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項７】
チャンバ移動手段は、
ベースフレームに固定された駆動モーターと,
前記駆動モーターに軸結合された駆動軸と,
一端は上部チャンバユニットに繋がれ, 他端は前記駆動軸から駆動力を伝達されるように繋がれた連結側と,
前記駆動軸と前記連結側を連結する連結部と、そして、
前記連結側に結合されるジャッキーとを含めてなる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項８】
前記駆動モーターはベースフレームの内側底部に位置して地面と水平に軸が突出するように装着され,
前記駆動軸は前記駆動モーターに対して水平方向に装着され,
前記連結側は前記駆動軸に対して垂直方向に装着される請求項７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項９】
前記連結部は、
水平方向に伝達する駆動力の回転力を垂直方向に向けて装着された連結側に伝達するためのベベルギアからなる請求項８に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１０】
前記上部ステージ及び下部ステージは、
各チャンバユニットに固定される固定プレートと,
各基板が固定される吸着プレートと、そして,
前記固定プレートと吸着プレートとの間に備えられた多数の固定ブロックとを含めてなる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１１】
前記各ステージを構成する吸着プレートは、
高分子系列のポリイミドで形成され, 静電力によって各基板を固定する静電チャックからなる請求項１０に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１２】
前記各ステージを構成する吸着プレートには、
別途の低真空ポンプから発生した空気吸入力を伝達する多数の真空ホールが形成される請求項１０に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１３】
密封手段は、
下部チャンバユニットの上面に付いて任意の高さに突出するように装着された０-リングからなる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１４】
上部チャンバユニットの上面及び下部チャンバユニットの底面には内部空間が真空状態を成す低真空チャンバユニットがそれぞれ更に備えられて行われる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１５】
前記各低真空チャンバユニットは、
前記上部チャンバユニットの上面及び下部チャンバユニットの底面にそれぞれの片側面が密着するように形成される請求項１４に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１６】
前記各チャンバユニットには、
各ステージに固定される各基板間の位置整列のためのアライン手段が更に備えられる請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１７】
前記アライン手段は、
下部チャンバユニットのまわりの面に密着した状態で回転可能に備えられた多数のカムと,
前記各カムの隣接部位に備えられて前記カムにより下部チャンバユニットが押される方向とは反対方向に復元力を提供する多数の復元手段と,
一端は前記上部チャンバユニットに固定されて移動軸を下向きに移動する多数のリニアアクチュエータとを含めてなる請求項１６に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１８】
前記カムは全３個で構成される請求項１７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項１９】
３個のカムの中で２個のカムは前記下部チャンバユニットのいずれか一つの長辺の両側にそれぞれ一つずつ備えられ, 残り一つのカムはいずれか一つの短辺の中央側に備えられる請求項１８に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２０】
各復元手段は、
一端がベースフレームにそれぞれ繋がれ, 他端は前記下部チャンバユニットのまわりの面にそれぞれ繋がれる復元スプリングからなる請求項１７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２１】
各リニアアクチュエータは、
上部チャンバユニットの四つの角にそれぞれ一つずつ備えられる請求項１７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２２】
各リニアアクチュエータの移動軸の先端形状と各収容ホームの形状が互いに対応した形象を持ちながら、その中央側に行けば行くほど徐々に下向きに傾くように形成される請求項１７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２３】
各リニアアクチュエータには、
ロードセルがそれぞれ装着される請求項１７に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２４】
少なくともいずれか一つのチャンバユニットには、
各チャンバユニットの内側空間を真空にする真空ポンピング手段が更に含まれて構成される請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２５】
前記真空ポンピング手段は、
一つの高真空ポンプと, 二つの低真空ポンプを含めてなる請求項２４に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２６】
前記高真空ポンプの配管は上部チャンバユニットの中央部位を貫通して繋がれる請求項２５に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２７】
前記下部チャンバユニットには、
前記下部ステージを貫通して上向きに突出するように構成されてローディングされる基板が安着されるサポート手段が更に含まれて構成される請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２８】
いずれか一つのチャンバユニットには、
各ステージに固定される基板の臨時硬化を遂行する少なくとも一つ以上の光硬化手段が更に含まれて構成される請求項１に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項２９】
前記光硬化手段は、
ＵＶの照射を遂行するＵＶ照射部からなる請求項２８に記載の液晶表示素子製造装置。
【請求項３０】
外観を成すベースフレームと, 前記ベースフレームに装着されて相互結合される上部チャンバユニット及び下部チャンバユニットと, 前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージ、及び少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージの内側空間と外側空間を互いに密閉する密封手段を備えた液晶表示素子製造装置を利用した液晶表示素子製造方法において,
前記第１基板及び第２基板を前記上下部ステージにローディングする工程と;
前記上部チャンバユニットを降ろし、前記密封手段によって各ステージの内側空間と外側空間を互いに密閉する工程と;
前記密閉された空間を真空にする工程と;
前記上部チャンバユニット及び上部ステージを移動させて第１, 第２基板を整列させる工程と;
前記第１, 第２基板をシール剤によってコンタクトさせる工程と;
前記コンタクトされた第１, 第２基板を加圧するために前記密閉された空間をベントさせる工程と;そして、
前記加圧された第１, 第２基板をアンローディングする工程とを備えて構成される液晶表示素子製造方法。
【請求項３１】
前記第１基板はシール剤が形成された基板で, 第２基板は液晶が滴下された基板である請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３２】
前記シール剤はＵＶ光景火星シール剤, 熱硬化性シール剤, そしてＵＶ及び熱硬化性シール剤を具備する請求項３１に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３３】
第２基板はシール剤及び液晶が形成された基板である請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３４】
前記第１基板は薄膜トランジスターアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板中の一つで, 前記第２基板は残り基板である請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３５】
前記ローディングする工程は, 上下部ステージが真空吸着及び静電吸着を利用して各基板を固定する請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３６】
前記上下部ステージは, 真空吸着を先に遂行した後、静電吸着を遂行する請求項３５に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３７】
前記空間を真空にする工程は, 低真空と高真空の２段階で遂行される請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３８】
前記整列させる工程は, 前記大マーク整列と小マーク整列の２段階で進行し, 前記小マーク整列は前記大マーク整列時より、基板間隔を更に狭くして前記基板の間隔を可変させて整列させる請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項３９】
前記大マーク整列は, 基板の対角線方向の少なくとも２ポイントでカメラによって整列させ, 前記小マーク整列は基板の各角部分でそれぞれカメラを利用して整列させる請求項３８に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４０】
前記小マークの整列は, 前記基板の間隔を少なくとも２段階に可変させて整列させ, 一番目の段階は第１ガラス基板と第２ガラス基板が互いにコンタクトしないように前記上部ステージを降ろして小マークを整列させ, 二番目の段階は基板の撓み現象によって第１、第２基板の一部分が互いにコンタクトできるように前記上部ステージを更に降ろして小マークを整列させる請求項３８に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４１】
前記大マーク及び小マーク整列時、各カメラのフォーカシング方法は, 第１、第２ガラス基板の間の中間に焦点を合わせて整列するか, 各カメラの焦点距離を移動させて第１ガラス基板と第２ガラス基板のマークを交互に焦点を合わせて整列させる請求項３９に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４２】
上部ステージの吸着力をオフにして前記上部チャンバユニットを所定の高さだけ上昇させた後, 前記第１, 第２基板の整列を確認して再び整列させる工程を更に含む請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４３】
前記整列確認は小マークを利用する請求項４２に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４４】
前記ベント工程は前記上下部ステージに形成された真空ホームを通じてＮ２ ガスを密閉された空間に１段階注入し, 大気圧状態になるように低真空チャンバ配管を通じてＮ２ガスを２段階供給する請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４５】
前記ベント工程の前に, 前記シール剤に部分的にＵＶを照射して前記第１, 第２基板を部分的に固定する工程を更に含む請求項３２に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４６】
前記ＵＶの照射は少なくとも１０個所以上で照射する請求項４５に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４７】
前記ベント工程後に, 前記シール剤に部分的にＵＶを照射して前記第１, 第２基板を部分的に固定する工程を更に含む請求項３２に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４８】
前記アンローディングする工程は, 加圧された第１, 第２基板を上部ステージが吸着した状態で上昇してローダー部が搬入されて加圧された基板をアンローディングする請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項４９】
前記アンローディングする工程は, 加圧された第１, 第２基板を上部ステージが吸着した状態で上昇する工程と,
前記下部ステージに凹んでいるリフトピンを上昇させて前記基板を支える工程と,
ローダー部が搬入され前記リフトピンが降りて前記加圧された基板を前記ローダー部に載せられて前記ローダー部を搬出する工程とを備えて行われる請求項３０に記載の液晶表示素子製造方法。
【請求項５０】
前記アンローディングする工程は, 前記下部ステージに凹んでいるリフトピンが加圧された基板を上昇させる工程と,
ローダー部が搬入されて前記リフトピンが降りて前記ローダー部に前記加圧された基板が載せられるようにする工程と,
前記ローダー部が搬出される工程とを備えて行われる請求項３０に記載の液表示素子製造方法。
【請求項５１】
前記加圧された基板がアンローディングされる前に, 次の貼り合せが進行する基板が前記上部ステージにローディングされる工程を更に含む請求項５０に記載の液晶表示素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子の製造装置に関し、特に大面積の液晶表示素子に有利な液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置に関する。
【０００２】
情報化社会の発展に伴い、表示装置に対する要求も多様な形態で増加しており、これに応じて、最近はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）など様々な平板表示装置が研究され、その一部は既に表示装置として活用されている。  
【０００３】
そのうち、現在は優秀な画質、軽薄型、低消費電力などの長所のため、移動型画像表示装置の用途としてＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に代わってＬＣＤが最も多く使われており、ノートパソコンのモニターのような移動型の用途の他にも、放送信号を受信してディスプレイするＴＶ及びコンピュータのモニターなどに多用途に開発されている。
【０００４】
このように、液晶表示素子は様々な分野で画面表示装置としての役割を果たすため多様な技術的発展が進められてきているにもかかわらず、画面表示装置としての画像品質を高めるような作業においては上記の長所と背馳している面が多かった。
従って、液晶表示素子が一般的な画面表示装置として多用途に使用されるためには、軽薄型、低消費電力という特徴を維持しながらも、高精細、高輝度、大面積など、高品位の画像をどれだけ実現できるかが重要な問題とされている。
【０００５】
このような液晶表示装置は, 画像を表示する液晶パネルと前記液晶パネルに駆動信号を印加するための駆動部で大きく分けられ, 前記液晶パネルは一定空間を持ち、張り合わされた第１, 第２ガラス基板と, 前記第１, 第２ガラス基板との間に形成された液晶層から構成される。
【０００６】
ここで, 前記第１ガラス基板 (TFT アレイ基板)には, 一定間隔を持ち片側方向に配列される複数個のゲートラインと, 前記各ゲートラインの垂直方向に決まった間隔で配列される複数個のデータラインと, 前記各ゲートラインとデータラインとが交差して定義された各画素領域にマトリックス形態に形成される複数個の画素電極と前記ゲートラインの信号によってスイッチングされて前記データラインの信号を前記各画素電極に伝達する複数個の薄膜トランジスターが形成される。
そして第２ガラス基板(カラーフィルター基板)には, 前記画素領域を除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリックス層と, カラー色相を表現するためのR, G, B カラーフィルター層と画像を具現するための共通電極が形成される。
【０００７】
このような前記第１, 第２基板はスペーサによって一定空間を持ち液晶注入口を持つようにシーラント(sealant)によって貼り合せられて前記二つの基板間に液晶が注入される。
この時, 液晶注入方法は前記シール剤によって張り合わされた二つの基板の間の真空状態を維持し、液晶液に前記液晶注入口を浸すと毛細管現象によって液晶が二つの基板の間に注入される。このように液晶が注入されれば前記液晶注入口を密封剤で密封するようになる。
【０００８】
しかしこのような一般的な液晶注入式液晶表示装置の製造方法においては次のような問題点があった。
第一に, 単位パネルにカッティングした後, 両基板の間を真空状態に維持し、液晶注入口を液晶液に浸して液晶を注入するので液晶注入に多くの時間が必要となるので生産性が低下する。
第二に, 大面積の液晶表示装置を製造する場合, 液晶注入式で液晶を注入すればパネル内に液晶が完全に注入されず不良の原因になる。
第三に, 前記のように工程が複雑で時間がたくさん必要となるので、いろいろな液晶注入装備が要求されて多くの空間を要求するようになる。
したがって, 最近は液晶を滴下する方法を利用した液晶表示装置の製造方法が研究されている。
【０００９】
即ち、日本国特許出願平１１−０８９６１２及び特許出願平１１-１７２９０３号公報にはいずれか一つの基板に液晶を滴下してシーラントを塗布した後,他の一つの基板を前記液晶及びシーラントが形成された基板上に位置させて真空中に接合する液晶滴下方式などを提示した。
前記した液晶滴下方式は、液晶注入方式に比べて多くの工程(例えば, 液晶注入口形成, 液晶注入, 液晶注入口の密封などのためのそれぞれの工程)を略すことができるので工程を単純化させる長所を持っている。
従来液晶滴下方式を利用した液晶表示素子の基板貼り合せ装置、及びこれを利用した製造方法を説明すれば次のとおりである。
【００１０】
図１及び図２は従来の液晶滴下方式を適用した基板の貼り合せ装置を現わしている。
即ち、従来の液晶表示素子の基板貼り合せ装置は外観を成すフレーム１０と,ステージ部２１、２２と, 密封剤吐出部（図示せず）及び液晶滴下部３０と, チャンバ部３１、３２と, チャンバ移動手段そして,ステージ移動手段で大きく構成される。
この時, 前記ステージ部は上部ステージ２１と下部ステージ２２にそれぞれ区分し, 密封剤吐出部及び液晶滴下部３０は前記フレームの貼り合せ工程が行われる位置の側部に装着され, 前記チャンバ部は上部チャンバユニット３１と下部チャンバユニット３２でそれぞれ合体可能に構成される。
【００１１】
これと共に, 前記チャンバ移動手段は下部チャンバユニット３２を前記貼り合せ工程が行われる位置、あるいは密封剤の吐出及び液晶の滴下が行われる位置に移動させ得るように駆動する駆動モーター４０からなり, 前記ステージ移動手段は前記上部ステージを上部あるいは, 下部に移動させることができるように駆動する駆動モーター５０で構成される。
【００１２】
以下, 前記した従来の基板貼り合せ装置を利用した液晶表示素子の製造過程をその工程手順に基づいてより具体的に説明すれば下記の通りである。
まず, 下部チャンバユニット３２の下部ステージ２２に第１基板５１を位置させ、チャンバ移動手段４０を駆動させて前記下部チャンバユニット３２を上部ステージ２１下側に移動させる。そして, 前記ステージ移動手段(駆動モーター５０)の駆動によって前記上部ステージ２１が下降して前記下部ステージ２２に位置された第１基板を真空吸着して上部ステージが原位置になる。
更に, 前記下部チャンバユニット３２は前記チャンバ移動手段４０によって基板をローディングするための位置に移動され, 前記下部チャンバユニット３２の下部ステージ２２に第２ 基板がローディングされる。この状態で前記下部ステージ２２を持つ下部チャンバユニット３２はチャンバ移動手段４０によって図１のように密封剤塗布及び液晶滴下のための工程位置(S1)上に移動される。
【００１３】
そして, 前記状態で密封剤吐出部及び液晶滴下部３０による密封剤の塗布及び液晶滴下が完了すれば、前記チャンバ移動手段４０によって図２のように基板間の貼り合せのための工程位置(S2)上に移動する。
以後, チャンバ移動手段４０による各チャンバユニット３１、３２の間貼り合せが行われる各ステージ２１、２２が位置された空間が密閉されて, 別途の真空手段によって前記空間が真空状態を成すようになる。
そして, 前記した真空状態でステージ移動手段５０によって上部ステージ２１が下向きに移動しながら前記上部ステージ２１に付着固定された第１基板５１を下部ステージ２２に付着固定された第２基板５２に密着させると共に、継続的な加圧を通じた各基板間貼り合せを遂行することで液晶表示素子の製造が完了する。
【特許文献１】日本国特許出願平１１−０８９６１２号
【特許文献２】日本国特許出願平１１−１７２９０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし前記したように従来の基板の貼り合せ装置には次のようなそれぞれの問題が発生する。
第一に, 従来の基板貼り合せ装置は、薄膜トランジスターが形成された基板及びカラーフィルター層が形成された基板に別途の密封剤塗布や液晶滴下が行われ, また前記した基板間の貼り合せが同一装備で行われるように構成されるので、全体的な基板貼り合せ用器機の大きさが大きくならざるを得なかった。
特に, 最近要求されている大型液晶表示素子の生産のためには前記した基板貼り合せ装置の大きさが更に大きくなる問題があった。
【００１５】
第二に, 全体的な基板貼り合せ装置の大きさゆえに、それを設置する空間上、不利になり, その他の工程を行う各種装置との配置による難しさも発生するなど、液晶表示素子の製造工程のためのレイアウト(lay-out)の設計が難しいという問題点がある。
第三に, 前記したように一つの装備を利用して多数の工程を遂行することにより、いずれか一つの液晶表示素子を製造するのに非常に長時間が所要されるので、その他の工程進行による資材の返送が行なわれる場合、負荷(load)が発生して全般的な生産量の低下が発生するという問題点がある。
【００１６】
即ち、従来の技術によると、液晶の滴下時間と, シール剤の塗布時間、また、各基板間の貼り合せに必要な時間が全て含まれるので、それ以前(貼り合せのための工程以前)から返送されて来た基板は、前記した各作業が全て順次に遂行されて完了するまでは待機しなければならない。
【００１７】
第四に, 下部チャンバユニットと上部チャンバユニット間の合体時に、相互間の密閉が正確に行われない場合、その漏洩部位を通じた空気の流入によって貼り合せ工程の途中、各基板の損傷及び貼り合せ不良を誘発することができる問題点をいつも持っている。
これによって前記した真空状態での空気漏洩防止のための構成が最大限に精密に成り立たなければならないと困ることがある。
第五に, 下部チャンバユニットの水平移動によって各基板間の貼り合せ工程の時、その整列のための過程が非常に困難であり、全体的な構造も複雑となるという問題点を持つ。ここで全体的な工程進行上の所要時間が増加してしまう。
【００１８】
即ち、下部チャンバユニットが下部ステージに固定された基板に液晶を滴下するか、シール剤の塗布のための工程位置に移動すると共に前記した工程が完了した場合、また基板間貼り合せのための工程位置で復帰するなど多くの動きがあることによって各基板間整列が精密ではないという問題点がある。
本発明はこのような従来の多くの問題点を解決するために案出されたもので,装置の大きさを全体的に単純化させレイアウトに最適化するように構成し, 大型液晶表示素子の製造工程に適し、基板間の円滑な整列が可能になるように, 一つの液晶表示素子パネルの製造時間を縮め、その他の工程の円滑な進行が可能になるようにした液晶表示素子製造工程用貼り合せ装置、及びこれを利用した液晶表示素子製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記した目的を果たすための本発明による液晶表示素子製造装置は, 外観を成すベースフレームと, 前記ベースフレームに装着される下部チャンバユニット及び前記ベースフレームから自由な状態で前記下部チャンバユニットの上側に位置される上部チャンバユニットと, 前記ベースフレームに備えられて前記上部チャンバユニットを上下移動させるチャンバ移動手段と, 前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージと, 少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて各チャンバユニット間の結合が行われる場合、各ステージが装着される空間とその外側空間を互いに密閉する密封手段とを含めて構成されることにその特徴がある。
【００２０】
また, 前記のような目的を達成するための本発明による液晶表示素子製造方法は, 外観を成すベースフレームと, 前記ベースフレームに装着される下部チャンバユニット及び前記下部ベースフレームから自由な状態で前記下部チャンバユニットの上側に位置する上部チャンバユニットと, 前記各チャンバユニットの内側空間にそれぞれ備えられて一対の基板を固定する上部ステージ及び下部ステージ及び少なくともいずれか一つのチャンバユニットの面上に備えられて、各チャンバユニット間の結合が行われる場合に各ステージの内側空間と外側空間を相互に蜜閉する密封手段を備えた液晶表示素子製造装置を利用した液晶表示素子製造方法において, 前記第１基板及び第２基板を前記上下部ステージにローディングする工程と, 前記上部チャンバユニットを降ろして前記密封手段によって各ステージの内側空間と外側空間を相互に蜜閉する工程と, 前記密閉された空間を真空にする工程と, 前記上部チャンバユニット及び上部ステージを移動させて第１, 第２基板を整列させる工程と, 前記第１, 第２基板をシール剤によってコンタクトさせる工程と, 前記コンタクトされた第１, 第２基板を加圧するために前記密閉された空間をベントさせる工程と, 前記加圧された第１, 第２基板をアンローディングする工程とを備えて構成されることにその特徴がある。
【発明の効果】
【００２１】
以上で説明したように本発明液晶滴下方式を利用した液晶表示素子の真空貼り合せ装置による構成によって次のような効果が得られる。
第一に, 本発明の基板貼り合せ装置は, 貼り合せ装置内で液晶の滴下あるいは、シール剤の塗布が行われず, 単純に各基板を貼り合せるための工程だけが進行される装置で構成したので、全般的な装置の大きさを縮めることができるという効果を持つ。
これにより, 更に効果的なレイアウト(lay-out)の設計が可能で, 設置空間の最小化が可能となる。
【００２２】
第二に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は、真空にする空間を最小化して真空にするのに必要な時間を最大限縮めることができるという効果を持つ。
したがって, 液晶表示素子製造工程上の製造時間を縮めることができるという効果を持つ。
第三に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は下部ステージに固定される第２基板がいずれか片側に傾斜しても、各リニアアクチュエータを利用して上部ステージを前記下部ステージに対して水平状態に一致させることができるという効果を持つ。
【００２３】
第四に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は各チャンバユニットに低真空チャンバをそれぞれ具備することで、前記各チャンバユニットが撓むことを防止することができるという効果を持つ。
したがって, 安定的な各基板間の貼り合せが可能である。
第五に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は各基板間の位置を整列させるための構造として多数のカムを利用するので、下部チャンバユニット全体を回転及び移動させるための構造を必要とせず、構造を単純化することができるという効果がある。
【００２４】
第六に, 本発明の基板貼り合せ装置及び方法は各基板間の加圧を通じた貼り合せ過程が上部チャンバユニットの重さ及び大気圧による重さだけで行われるようにしたので、各基板を加圧するための別途の構造が不要となり構造を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下, 本発明の望ましい実施例を添付した図３ないし図２５を参照して更に詳しく説明すれば下記の通りである。
まず, 図３は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の最初の状態をあらわした構成図である。
本発明の貼り合せ装置は, 大きくベースフレーム１００と, 上部チャンバユニット２１０及び下部チャンバユニット２２０と, チャンバ移動手段３１０、３２０、３３０、３４０，３５０と, 上部ステージ２３０及び下部ステージ２４０と, 密封手段と, 一対の低真空チャンバユニット４１０、４２０と, アライン手段５１０、５２０、５３０、５４０と, 真空ポンピング手段６１０、６２１、６２２と, サポート手段７１０、７２０と, 光硬化手段を含めて構成されることが提示される。
前記で本発明の貼り合せ装置を構成するベースフレーム１００は地面に固定された状態で前記貼り合せ装置の外観を形成し, そのほかの各構成を支持する役目を遂行する。
【００２６】
そして, 前記上部チャンバユニット２１０ 及び下部チャンバユニット２２０は前記ベースフレーム１００の上端及び下端にそれぞれ装着され, 相互結合可能に動作する。
前記上部チャンバユニット２１０は外部環境に露出する上部ベース２１１と, 前記上部ベース２１１の底面に密着固定され, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形象からなる上部チャンバプレート２１２を含めて構成される。
この時, 前記上部チャンバプレート２１２に形成される任意の空間内部には上部ステージ２３０が備えられ, 前記上部ステージ２３０は前記上部チャンバユニット２１０と連動するように装着される。
【００２７】
また, 前記上部チャンバユニット２１０を構成する上部ベース２１１と上部チャンバプレート２１２の間には、シール部材(以下, “第１ シール部材”であると言う)２１３が備えられて前記上部チャンバプレート２１２の内側空間と外側空間の間が遮断される。
また、前記下部チャンバユニット２２０はベースフレーム１００に固定された下部ベース２２１と, 前記下部ベース２２１の上面に前後及び左右方向での移動が可能に装着されて, その内部は任意の空間を持つ四角縁の形状からなる下部チャンバプレート２２２を含めて構成される。
【００２８】
この時, 前記下部チャンバプレート２２２に形成される任意の空間内部には下部ステージ２４０が備えられ, 前記下部ステージ２４０は前記下部ベース２２１の上面に固定される。
勿論, 前記下部チャンバユニット２２０は, 本発明の実施例に図示されたように, ベースフレーム１００と下部ベース２２１の間に相互間の安定的な固定のための固定プレート２２３が更に備えられることもできる。
また, 前記下部チャンバユニット２２０を構成する下部ベース２２１と下部チャンバプレート２２２ の間にはシール部材(以下, “第２ シール部材”であると言う)２２４が備えられて、前記第２ シール部材２２４を基準に下部チャンバプレート２２２ 内側の下部ステージ２４０が備えられる空間とその外郭側の空間の間が遮断される。
【００２９】
これと共に, 前記下部ベース２２１と下部チャンバプレート２２２の間には少なくとも一つ以上のサポート部２２５が備えられて前記下部チャンバプレート２２２が前記下部ベース２２１から所定間隔離隔した状態を維持するように支持する。
この時, 前記サポート部２２５はその一端が前記下部チャンバプレート２２２の底面に固定され, その他端は下部ベース２２１の底面に固定された部位から水平方向に自由に移動可能になるように装着される。このようなサポート部２２５は前記下部チャンバプレート２２２が前記下部ベース２２１から自由にすることで前記下部チャンバプレート２２２の前後及び左右移動が可能となる。
前記構成で第１シール部材２１３及び第２シール部材２２４はガスケットや０リングなどのような密封のための材質からなる。
【００３０】
そして, 図３では本発明の実施例によるチャンバ移動手段が詳しく図示されている。
即ち、前記チャンバ移動手段はベースフレーム１００に固定された駆動モーター３１０と, 前記駆動モーター３１０に軸結合された駆動軸３２０と, 前記駆動軸３２０に対して垂直な方向に立てられた状態で、前記駆動軸３２０から駆動力を伝達されるように繋がれた連結軸３３０と, 前記駆動軸３２０と前記連結軸３３０とを連結する連結部３４０ そして, 前記連結軸３３０の先端に装着されたジャッキー部３５０を含めて構成される。
【００３１】
この時, 前記駆動モーター３１０はベースフレーム１００の内側底部に位置して地面と水平な方向にその軸が突出した両軸モーターで構成される。
また, 前記駆動軸３２０は前記駆動モーター３１０の二つの軸に対して水平方向に駆動力を伝達するようにそれぞれ繋がれ, 前記連結軸３３０は前記駆動軸３２０に対して垂直方向に駆動力を伝達するように繋がれる。
前記連結軸３３０の先端に装着されたジャッキー部３５０は上部チャンバユニット２１０と接触した状態で前記連結軸３３０の回転方向によって、上向き、あるいは下向きに移動しながら前記上部チャンバユニット２１０を移動させる役目を遂行し, 通常のナットハウジングのような構成を成す。
【００３２】
また, 前記連結部３４０は水平方向に伝達される駆動軸３２０の回転力を垂直方向に向けて、繋がれた連結軸３３０に伝達できるようにベベルギアで構成される。
そして, 前記各ステージ２３０、２４０は各チャンバユニット２１０、２２０に固定される固定プレート(231,241)と, 各基板が固定される吸着プレート２３２、２４２そして, 前記各固定フレート(231,241)と吸着プレート２３２、２４２ の間に備えられた多数の固定ブロック(233,243)を含めて構成される。
この時, 前記各吸着プレート２３２、２４２は高分子系列のポリイミド(polyimide)で形成され, 静電力によって各基板を固定する静電チャック(ESC:Electro Static Chuck)で構成される。
【００３３】
ここで, 前記各ステージの構成を更に詳しく説明すれば次の通りである。
図４Ａ及び図４Ｂは本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の各ステージ内部構造に対する詳細構成図である。
前記各吸着プレート２３２、２４２には, 図４Ａ及び図４Ｂのように, 真空吸入力を伝達する多数の真空ホール２３２ａ、２４２ａが形成され, 前記それぞれの真空ホール２３２ａ、２４２ａは各ステージ２３０、２４０ごとに形成された真空管路２７１、２７２に付いて連通され, 前記各真空管路２７１、２７２片側には基板を真空吸着するための真空ポンプ手段６２２が設置されている。
そして, 前記密封手段は下部チャンバユニット２２０の下部チャンバプレート２２２の上面に付いて任意の高さに突出するように装着された０-リング(O-ring)(以下, “第３シール部材”と言う)２５０からなり, 前記第３シール部材２５０は通常のゴム材質からなる。
【００３４】
この時, 前記第３シール部材２５０は前記上部及び下部チャンバユニット２１０、２２０が互いに結合する場合、その内部空間の各ステージ２３０、２４０に固定された一対の基板(図８に図示)が互いに密着しない程度の厚さを持つように形成される。勿論、前記第３シール部材２５０が圧縮される場合、前記一対の基板が互いに密着できる程度の厚さを持つように形成されることは当然である。
そして, 前記各低真空チャンバユニット４１０、４２０はその内部は真空状態を成す空間を持つように形成され、前記上部チャンバユニット２１０の上面及び下部チャンバユニット２２０の底面にそれぞれの一面が密着される。
この時, 前記それぞれの低真空チャンバユニット４１０、４２０はその中央部位に行けば行くほど徐々に内部空間が大きくなるように形成される。
【００３５】
かかる形状は, 前記上部チャンバユニット２１０と下部チャンバユニット２２０が互いに結合した状態でその内部空間が真空になる場合、前記各チャンバユニット２１０、２２０の外部が成す大気圧との気圧差によって各ステージ２３０、２４０が撓み, 特にその中央部分に行けば行くほど撓み具合が徐々に大きくなるので、前記中央部位が垂れることを最大限防止できるようにしたものである。
即ち、本発明の実施例では一対の低真空チャンバユニット４１０、４２０を更に備えて真空状態を成す空間が二重になるようにすることで各ステージ２３０、２４０が撓むことを最大限防止するようにする。
そして, 前記アライン手段５００は各ステージ２３０、２４０に固定される各基板１１０、１２０間の位置整列のために使われ, 下部ステージ２４０の位置変動は発生しないようにするものの, 下部チャンバユニット２２０を移動させて上部ステージ２３０の位置変動を遂行することで各基板１１０、１２０間の位置整列が遂行されるようにする。
【００３６】
前記のようなアライン手段は多数のリニアアクチュエータ５１０と, 多数のアラインカメラ５２０と, 多数のカム５３０と, 多数の復元手段５４０を含めて構成される。
前記各リニアアクチュエータ５１０は上部チャンバユニット２１０のまわりに沿って装着され, 移動軸５１１を下向きに移動させて前記移動軸５１１が下部チャンバユニット２２０の下部チャンバプレート２２２の収容ホーム２２２ａに収容されるように動作する。
これと共に, 前記リニアアクチュエータ５１０は下部ステージ２４０の傾いた程度と等しく上部ステージ２３０が傾くように補正して各ステージ２３０、２４０の作業面が互いに水平を成すようにする。
【００３７】
このような, 前記リニアアクチュエータ５１０は少なくとも上部チャンバユニット２１０の二つの対角する角部位に備えなければならないし, 更に望ましくは前記上部チャンバユニット２１０の四つの角部位にそれぞれ具備する。
この時, 前記各収容ホーム２２２ａは前記各移動軸５１１の先端形状に対応するように形成する。 即ち、前記各移動軸５１１の底面及び前記各収容ホーム２２２ａの内面をその中央側に行けば行くほど徐々に下向きに傾くように形成するのである。
【００３８】
これは, 前記各移動軸５１１と前記各収容ホーム２２２ａの間の接触が行われる場合、相互間の位置が正確に一致しなくても前記各移動軸５１１の先端が各収容ホーム２２２ａ内の傾斜面に案内される過程で相互間の位置が正確に一致するようにするためである。
また, 前記各アラインカメラ５２０は上部チャンバユニット２１０あるいは, 下部チャンバユニット２２０を貫通して各ステージ２３０、２４０に固定される基板（図示せず）のアラインマーク（図示せず）を観測することができるように装着され, 少なくともふたつ以上が前記上部ステージ２３０及び下部ステージ２４０に固定される各基板の少なくとも対角した二つの角を観測するように位置される。
【００３９】
図５は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置のアライン手段を構成するカムの装着状態をあらわした平面図である。
前記各カム５３０は, 図５のように, 下部チャンバユニット２２０のまわりの面に密着された状態で回転可能に備えられる。このような前記各カム５３０は全３個で構成され, 前記３個のカム５３０のうち、２個は前記下部チャンバユニット２２０のいずれか一つの長辺の両側にそれぞれ一つずつ備えられ, 残り一つはいずれか一つの短辺の中央側に備えられて前記下部チャンバユニット２２０を前後及び左右方向に移動可能とする。
【００４０】
また, 前記各復元手段５４０は前記各カム５３０の隣接部位に備えられて、前記カム５３０による下部チャンバユニット２２０の押し方向とは反対方向に復元力を提供する。この時, 前記各復元手段５４０は一端がベースフレーム１００にそれぞれ繋がれ, 他端は前記下部チャンバユニット２２０のまわりの面にそれぞれ繋がれる復元スプリングで構成される。
そして, 前記真空ポンピング手段６１０、６２１、６２２は少なくともいずれか一つのチャンバユニット２１０、２２０に備えられ, 各チャンバユニット２１０、２２０の内側空間を真空にする役目を遂行する。
【００４１】
図６は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の真空ポンプ連結状態をあらわした概略的な構造図である。
図６を参照して前記真空ポンピング手段をより具体的に説明すれば次の通りである。
まず, 前記真空ポンピング手段６１０、６２１、６２２は一つの高真空ポンプ(TMP;Turbo Molecular Pump)６１０と, 二つの低真空ポンプ(Dry-Pump)６２１、６２２を含めて構成される。
【００４２】
前記各低真空ポンプの中でいずれか一つの低真空ポンプ(以下, “第１低真空ポンプ”と言う)６２１は上部チャンバユニット２１０の中央部分を貫いて高真空ポンプ６１０と各チャンバユニット２１０、２２０内部空間間を連通させる高真空チャンバ配管６３０に繋がれ, 前記空間を所定の圧力まで真空にする役目を遂行する。
これと共に, 他の一つの低真空ポンプ(以下, “第２低真空ポンプ”と言う)６２２は上部チャンバユニット２１０の側部及び下部チャンバユニット２２０の側部を貫く低真空チャンバ配管６４１、６４２と, 各基板の真空吸着のために各ステージ２３０、２４０内部に形成された管路２７１、２７２ 及び基板吸着用配管６５０にそれぞれ繋がれる。
【００４３】
そして, 前記それぞれの配管６３０、６４１、６４２、６５０には少なくとも一つ以上の開閉バルブ６６１、６６２、６６３、６６４，６６５，６６６、６６７、６６８、６６９がそれぞれ備えられる。
この時, 前記高真空チャンバ配管６３０には圧力センサー６７０が備えられて各基板が固定される空間内部の圧力を測定する。
これと共に, 前記第２ 低真空ポンプ６２２が連通される各配管６４１、６４２、６５０はベントのための配管でも使われ, 前記ベントの時には真空状態を成す各チャンバユニット２１０、２２０の内側空間が大気圧状態に変更されることができるようにガス(例えば,Ｎ2 ガス)が注入される。
【００４４】
また, 本発明の実施例では前記各低真空ポンプ６２１、６２２がそれぞれの低真空チャンバユニット４１０、４２０の内部空間を真空にすることができるように構成する。
図７は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置のサポート手段に対する装着状態をあらわした概略的な斜視図である。
前記サポート手段は前記下部ステージ２４０を貫いて上向きに突出するように構成され、前記下部ステージ２４０にローディングされる基板１２０を安着させる役目、及び前記下部ステージ２４０に安着された貼り合せ基板１１０、１２０をアンローディングするための役目を遂行する。
【００４５】
勿論, 前記基板１２０のローディングが成されない場合、前記サポート手段の上面は前記下部ステージ２４０の上面に比べて低く位置する。
このような, サポート手段は図７のように、最小限基板１２０が支持される場合それが垂れるのを防止できる程度の厚さを持つピン形態のリフトピン７１０と, 前記リフトピン７１０を上昇させるアクチュエータ７２０からなり, この時, 前記リフトピン７１０は基板１１０、１２０をローディングするローダー部９１０の移動経路に干渉を与えないようにその中央部分を下向きに折り曲げる。
そして, 前記光硬化手段は少なくともいずれか一つのチャンバユニット２１０、２２０を貫いて装着され, 各ステージ２３０、２４０に固定される基板１１０、１２０のシール剤塗布領域を臨時硬化する役目を遂行する。
【００４６】
このような, 光硬化手段はＵＶの照射を遂行するＵＶ照射部８００からなる。
また, 本発明の実施例では下部チャンバユニットの下部チャンバプレート２２２表面に各チャンバユニット２１０、２２０の間の間隔確認のための間隔確認センサー９２０を更に備えて各基板１１０、１２０の間の貼り合せ工程が進められる途中、上部チャンバユニット２１０の移動に対するエラーを予め確認するようにする。
【００４７】
以下, 前記のように構成される本発明の基板貼り合せ装置を利用した液晶表示素子製造方法を図３及び図８ないし図２２を参照して更に具体的に説明すれば次の通りである。
図８は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、ローダー部が搬入される過程をあらわした構成図である。
図９及び図１０は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で第１ 基板が上部ステージに固定される状態をあらわした構成図である。
【００４８】
図１１ないし図１３は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で第２基板が搬入される過程及び下部ステージに固定される状態をあらわした構成図である。
図１４及び図１５は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、基板間貼り合せのための過程をあらわした構成図である。
図１６ないし図１８は本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、張り合わされた基板のアンローディング過程をあらわした構成図である。
図１９ないし図２1 は張り合わされた基板のアンローディング過程に対する他の実施例をあらわした構成図である。
【００４９】
図２２は本発明による液晶表示装置の製造工程手順図である。
先ず, シール剤が塗布された第１ 基板１１０と液晶が滴下された第２ 基板１２０が他の工程ラインによって用意される(図２２の１Ｓ段階)。ここで, 第１ 基板１１０は薄膜トランジスターアレイ基板及びカラーフィルターアレイ基板中の一つで, 前記第２基板１２０は残り基板である。ここで, 前記シール剤では熱硬化性シール剤, ＵＶ硬化性シール剤, そしてＵＶ及び熱硬化性シール剤が使われる。
【００５０】
勿論, 第１基板１１０及び第２基板１２０の中、いずれか一つの基板にシール剤と液晶が滴下されても工程には差し支えなく, ただ液晶が滴下された基板が下部ステージにローディングされるようにすればよい。
前記第１, 第２基板１１０、１２０を貼り合せ装置にローディングする(図２２の ２Ｓ段階)。
即ち、図３のような最初の状態で図８のようにローダー部９１０によってシール剤（図示せず）が塗布された第１基板１１０が前記各チャンバユニット２１０、２２０ の間の空間内部に搬入される。この時, 前記シーラントが塗布された部分が下方向に向かうように搬入され, もし, 第２ 基板にシール剤が形成されて液晶も滴下された場合にはシール剤が形成されない第１基板を搬入する。
【００５１】
そして, 図示した図９のように, 前記上部チャンバユニット２１０が下方向に移動して前記搬入された第１基板１１０に上部ステージ２３０を近接させ, 前記第２低真空ポンプ６２２による真空吸着力と前記吸着プレート(静電チャック)２３２による静電吸着力によって上部ステージ２３０が前記搬入された第１基板１１０を附着して上昇する。
この時, 前記第１基板１１０が上部ステージ２３０に附着する過程は、前記真空吸着及び静電吸着を同時に遂行して附着することもでき, 真空吸着を先に遂行した後、静電吸着を遂行して附着することもでき, 静電吸着を先に遂行した後真空吸着を遂行して附着することもできる。
【００５２】
しかし, 静電吸着が真空吸着に優先して遂行されれば基板１１０と吸着プレート２３２の間のスパークが発生するおそれがある。従って、真空吸着を利用して第１ 基板１１０を上部ステージ２３０に先に附着させた後、静電吸着を利用してまた前記第１ 基板１１０が上部ステージ２３０に附着するようにすることが更に望ましい。
【００５３】
そして, 前記上部ステージ２３０に第１基板１１０の付着が完了すれば, 前記上部チャンバユニット２１０は上昇して最初の位置に復帰され, 前記ローダー部９１０は図１０のように搬出される。即ち、第１基板が貼り合せ装置にローディングされる。
以後, 前記ローダー部９１０は, 図１１のように, 再搬入が行われつつ液晶が滴下された第２基板１２０を各チャンバユニット２１０、２２０の間の空間内部に搬入する。もちろんシール剤が形成されて液晶が滴下された基板であることもある。
【００５４】
この状態で, 前記下部ステージ２４０に装着されていたリフトピン７１０が, 図１２のように, 上昇しながら前記ローダー部９１０に載せられている第２基板１２０を支えると共に、前記第２基板１２０がローダー部９１０から離脱するように一定の高さだけ更に上昇させた状態で止め, 前記第２基板１２０が離脱したローダー部９１０が搬出される。そして, 図１３のように, 前記リフトピン７１０が降りて前記下部ステージ２４０に前記第２基板１２０を安着させる。前記第２基板に安着したら, 前記下部ステージ２４０は真空力及び静電力を利用して前記安着した第２基板１２０を固定する。即ち、第２基板１２０貼り合せ装置にローディングされる。このように第１, 第２基板が貼り合せ装置にローディングされる。
【００５５】
そして, 各基板１１０、１２０のローディングが完了すればチャンバ移動手段の駆動モーター３１０が駆動しながら, 図１４のように, 駆動軸３２０及び連結軸３３０を回転させてジャッキー部３５０を下向きに移動させる。この場合, 前記ジャッキー部３５０に載せられていた上部チャンバユニット２１０が前記ジャッキー部３５０とともに徐々に下向きに移動する。
【００５６】
この時には, 各リニアアクチュエータ５１０の駆動によって各移動軸５１１が任意の高さだけ下向きに突出状態を成しているので、前記上部チャンバユニット２１０が下向きに移動すれば前記各移動軸５１１の先端は各収容ホーム２２２ａ内に収容されると共に、前記各収容ホーム２２２ａの内面に接触するようになる。
もし、前記の過程で上部チャンバユニット２１０が下部チャンバユニット２２０に対して水平を成していなかったら, 各移動軸５１１が各収容ホーム２２２ａの内面に順次に接触する。
【００５７】
以後, 前記各リニアアクチュエータ５１０の移動軸５１１は、その決められた突出高さだけ突出した状態で、チャンバ移動手段によって下向きに移動する上部チャンバユニット２１０に付いて下向き移動し, 前記ジャッキー部３５０に載せられていた上部チャンバユニット２１０は、継続的な下向き移動によって上部チャンバプレート２１２の底面が下部チャンバプレート２２２のまわり部位に沿って装着された第３ シール部材２５０の上面に接触する。
【００５８】
この状態で前記ジャッキー部３５０が継続的に下向き移動すれば前記ジャッキー部３５０は前記上部チャンバユニット２１０から取り出される突出部２３０と共に前記上部チャンバユニット２１０の重さ及び大気圧によって各基板１１０、１２０が位置する各チャンバユニット２１０、２２０の内部空間はその外部空間から密閉される(図２２の３Ｓ段階)。
これと共に, 前記各ステージ２３０、２４０に附着した各基板１１０、１２０は前記した上部チャンバユニット２１０の重さ及び大気圧によって一定部門の加圧が行われる。
【００５９】
この時, 前記各基板１１０、１２０間は完全に貼り合せられず, いずれか一つの基板の位置変動が可能な程度にだけ張り合わされる。このような上部チャンバユニット２１０と下部チャンバユニット２２０との間の間隔は間隔確認センサー９２０によって読み出された情報が利用される。
前記密閉されたチャンバを真空にする(図２２の４Ｓ段階)。
【００６０】
即ち、前記の状態で真空ポンプを構成する第１, 第２低真空ポンプ６２１、６２２が駆動しながら、各基板１１０、１２０に備えられた空間が真空になる。
これと共に, 前記低真空ポンプ６２１の駆動及び圧力センサー６６０による圧力測定によって前記各基板１１０、１２０に備えられた空間が任意の圧力まで真空になったと判断されれば, 高真空ポンプ６１０が駆動して前記空間を完全に真空にする。
前記高真空ポンプ６１０が駆動する時には、前記低真空ポンプ６２１の駆動は止められるが、これは前記高真空ポンプ６１０と前記低真空ポンプ６２１が等しい配管６３０を使うからである。
【００６１】
そして, 前記各基板１１０、１２０に備えられた空間の完全真空が行わればアライン手段による基板間の位置整列が遂行される(図２２の５Ｓ段階)。
図２３ａないし２３ｃは本発明による整列方式を説明するためのマーク(Rough Align Mark)説明図で, 図２４ａないし２４ｃは本発明による整列方式を説明するための小マーク(Fine Align Mark) 説明図であり, 図２５は本発明による整列時カメラのフォーカシング位置説明図である。
これは, 各アラインカメラ５２０が各基板１１０、１２０に形成された各アラインマークを観測して各基板１１０、１２０の間の偏差量を確認し, 前記偏差量を基準で上部ステージ２３０が移動しなければならない距離を確認した後、各カム５３０の回転量を操作することで下部チャンバプレート２２２を移動させて遂行される。
【００６２】
この時, 前記下部チャンバプレート２２２はリニアアクチュエータ５１０によって上部チャンバユニット２１０に繋がれていて, サポート部２２５によって下部ベース２２１とは一定間隔離隔した状態であるから、前記各カム５３０の回転によって前記下部チャンバプレート２２２がいずれか一つの方向に移動したら前記上部チャンバユニット２１０も前記下部チャンバプレート２２２の移動方向に移動する。
【００６３】
特に, 前記下部チャンバプレート２２２は下部ステージ２４０とは別個となっているから、結局上部ステージ２３０のみ移動する効果を得るようになり、前記各ステージ２３０、２４０に附着した各基板１１０、１２０間の円滑な位置整列が可能である。
前記のような各基板間位置整列過程は、単純に一回の整列だけに終わるものではなく, 各基板に形成されたアラインマークが大マーク(rough mark)及び小マーク(fine mark)など二つの種類に区分されていたら、大マークを利用した概略的なアラインの遂行後小マークを利用した精密なアラインを遂行する。
【００６４】
即ち、前記第１ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０には, 図２３及び図２４に図示したように, それぞれ指定された位置に複数個の大マーク(Rough align Mark)(大きさが約３um程度)(図２３)と複数個の小マーク(Fine align Mark)(大きさが約０.３um程度)(図２４)が刻まれている。ここで, 第１ガラス基板１１０には図２３ａのような大マークと、図２４ａのような小マークが刻まれ, 第２ガラス基板１２０には図２３ｂのような大マークと図２４ｂのような小マークがそれぞれ刻まれている。そして, このような大マークを整列させるためのカメラと、小マークを整列させるためのカメラがそれぞれ別個で貼り合せ機に設置されている。このようにカメラをそれぞれ別に設置した理由は, 上述したように, 大マークと小マークはその大きさの差があって, 大マークと小マークが形成される位置が違うので一つのカメラで大マークと小マークを整列させるのが困難なためである。
【００６５】
したがって, 1次的に, 第１ガラス基板１１０のシール剤と第２ガラス基板１２０の液晶が互いに第２基板１２０または第１基板１１０にコンタクトしない程度の間隔(望ましくは300nm程度)になるように前記上部ステージ２３０を降ろして, 前記第１ガラス基板１１０に刻まれた大マーク(図２３ａ)の中に第２ガラス基板１２０に刻まれた大マーク(図２３ｂ)が正確に位置するよう、上述したように上部ステージ２３０を水平方向に移動させて第１ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０を整列させる。この時, 前記大マークアラインは第１, 第２基板１１０、１２０の対角線方向の二つの地点にカメラを設置して基板を整列させ, カメラをフォーカシングする方法は前記第１基板１１０に形成された大マークと第２基板１２に形成された大マークを交替するか, 図２５のように, 前記第１基板１１０と第２基板１２０の中間地点をフォーカシングして整列する。
【００６６】
そして, 二次的に, 前記第１ ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０の間隔が大マーク整列の時、更に狭い間隔を維持するように前記上部ステージ２３０を降ろして前記第１ガラス基板１１０に刻まれた小マーク(図２４ａ)の中に第２ガラス基板１２０に刻まれた小マーク(図２４ｂ)が正確に位置するよう、上述したように前記上部ステージ２３０を水平方向に移動させて第１ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０を微細に整列させる。
この時, 前記第１ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０の間隔は少なくとも３段階に可変させて小マークを整列させる。即ち、一番目の段階は第１ガラス基板１１０のシール剤と第２ガラス基板１２０の液晶が互いに第２基板１２０または第１基板１１０にコンタクトしない程度の間隔(例えば, ２００nm程度)になるように前記上部ステージ２３０を降ろして小マークを整列させる。
【００６７】
二番目, 前記上部ステージ２３０を更に降ろして, 例えば二つの基板の間隔を約１５０nm程度にして, 小マークを整列させる。この時基板の撓み現象によって基板の中央部分で二つの基板がコンタクトすることがある。
三番目, 前記上部ステージ２３０を前記二番目より更に降ろして, 例えば二つの基板の間隔を約１００nm程度にして, 小マークを整列させる。
前記のように３段階で小マークを整列させることができ, 前記二番目及び三番目を略して一番目だけでも充分に小マーク整列が行われ, 二番目及び三番目で二つの基板がシール剤または液晶によって互いにコンタクトされても既に一番目の小マーク整列段階で充分に整列されているので液晶及びシール剤に損傷を与えない。
【００６８】
この時, 前記小マークの整列には、基板の各角部分に当たる上部チャンバユニット２１０または下部チャンバユニット２２０の方にそれぞれカメラが設置されてこれを利用する。そして, 各カメラのフォーカシング(Focussing)地点は, 図２５のように, 小マークが形成された第２ガラス基板１２０と小マークが形成された第１ガラス基板１１０との間の中間に焦点を合わせて整列させるか, 各カメラの焦点距離を移動させて第２ガラス基板１２０の小マークと第１ガラス基板１１０の小マークを交互に焦点を合わせて更に精密度を高め小マークを整列させる。
【００６９】
また, 前記第１ガラス基板１１０と第２ガラス基板１２０上に形成された大マークと小マークの数字は少なくとも２個形成され, 基板の大きさが大型化することによって整列の精密度の向上のためにマークの数字は増加することができる。そして, 前記大マーク及び小マークの形成位置は各パネルの間のカッティング部分、または複数個のパネルが形成された基板の端部分にそれぞれ形成される。
【００７０】
そして, 上部ステージ２３０に印加されていた静電力提供のための電源をオフ(OFF)にして前記チャンバ移動手段が動作しながら上部チャンバユニット２１０を所定の高さほど上昇させる。
この時, 上部ステージ２３０に附着していた第１基板１１０は前記上部ステージ２３０から離れて下部ステージ２４０に附着していた第２基板１２０と所定の程度だけ張り合わされた状態を維持する。
勿論, 前記上部チャンバユニット２１０の上昇距離は各チャンバプレート２１２、２２２内部の空間が第３シール部材２５０によって外部環境と密閉された状態を維持することができるほどに微細な高さだけ上昇しなければならない。
この状態でアラインカメラ５２０によって再び各基板１１０、１２０の間の位置整列に対する確認が行われ, この場合には各基板１１０、１２０に形成された小マークを利用してその位置整列の確認が行われる。
【００７１】
もし、前記位置整列の確認結果各基板１１０、１２０の間の位置整列が正確に成されずに誤差範囲を脱したら、各カム５３を利用して再び上部ステージ２３０の位置調節が遂行される。
そして, 前記位置整列の確認結果各基板１１０、１２０の間の位置整列が正確に行われたら各基板１１０、１２０が位置した空間のベントが遂行される(図２２の６Ｓ段階)。
【００７２】
前記ベント工程は２段階にわたって進められる。
先ず,Ｎ2 ガスを第２真空ポンプ６２２に繋がれた真空管路２７１、２７２と前記上下部ステージ２３０, ２４０の各吸着プレート２３２,２４２に形成された真空ホール２３２ａ、２４２ａを前記空間内に注入させる。即ち、図６で, 開閉バルブ６６６,６６７,６６８を開放して前記真空ホール２３２ａ、２４２ａを通じて前記空間内にＮ2 ガスを注入する。この時前記真空ホール２３２ａ、２４２ａを通じてＮ2 ガスが供給されるので、以前の工程でシール剤によって二つの基板が貼り合わされなかった場合にもシール剤によって前記第１, 第２基板１１０、１２０を貼り合わされる。
そして, 前記低真空チャンバ配管６４１、６４２、６５０を通じてＮ2ガスを前記空間内に注入することで前記空間は大気圧状態になる。
【００７３】
また, 他の方法で前記ベント工程は前記真空ホール２３２ａ、２４２ａと低真空チャンバ配管６４１、６４２、６５０を通じて同時にＮ2ガスを前記チャンバナロー注入することで前記チャンバ内を大気圧にすることもできる。
この時, 前記シール剤によって二つの基板１１０、１２０が貼り合せられて内部空間が密閉されていて、前記シール剤に張り合わされた各基板１１０、１２０の間の空間は真空状態なので、前記各基板１１０、１２０間及び外部との気圧差によって前記各基板１１０、１２０は更に加圧されて完全な貼り合せが行われる。
【００７４】
前記のようなベント工程は前記小マークアライン工程が完了されて静電力がオフにした後実施することを原則として, 前記第１, 第２基板１１０、１２０がシール剤によって貼り合せられて内部空間が密閉された状態で実施することを原則にする。しかし, 前記シール剤によって二つの基板がコンタクトしない状態でベントをしても前記ベント工程を２段階に実施すると, 一段階目で二つの基板がシール剤によって貼り合せられて内部空間が密閉されるので工程には大きな問題がない。
【００７５】
また, ベント時の衝撃によって整列された第１, 第２基板１１０、１２０が誤整列されることを防止するために, 前記小マークアライは工程を遂行してベント工程の前に張り合わされたシール剤に部分的にＵＶを露光させて前記シール剤を部分的に硬化させて固定する工程を追加することができる。
前記ＵＶの照射工程は, シール剤形成時, 実際二つの基板を貼り合せてその内部に液晶を充填するメーンシール剤と、前記メーンシール剤を保護するか別に二つの基板を固定するためのダミーシール剤を形成する場合, 前記ダミーシール剤にＵＶを照射してベント時の衝撃によって整列された第１, 第２基板１１０、１２０が誤整列されることを防止する。もちろんダミーシール剤が別に形成されない場合には前記メーンシール剤に部分的にＵＶを照射して部分的に二つの基板を固定させる。この時, ＵＶの照射は ＵＶ 照射部８００を利用して少なくとも１０ポイント(望ましくは１４ポイント)でＵＶを照射する。
【００７６】
このようなＵＶの照射工程は, ベント前には行わずベント後に, 次の工程へ移動時、外部からの衝撃によって張り合わされた二つの基板が誤整列されることを防止するために同一条件で進めることができる。
即ち、ＵＶの照射工程は, ベント工程前にするか, ベント工程後にするか, ベント工程前後に行うことができる。
前記のようにベント工程によって二つの基板が貼り合わされれば、前記張り合わされた基板をアンローディングする(図２２の７Ｓ段階)。
【００７７】
前記のように張り合わされた基板１１０、１２０のアンローディングが成されると、また他の基板間の貼り合せが繰り返して遂行され, この時前記張り合わされた基板１１０、１２０の搬出過程は多様に行われることができ, 本実施例では後述する一連の過程に従う。
第一に, 下部ステージ２４０は静電力提供のための電源をオフ(OFF)にした状態で, 上部ステージ２３０が前記張り合わされた基板１１０、１２０を真空及び静電吸着して, 図１５に図示したように, 上部チャンバユニット２１０が上昇する。 この時の上昇距離はローダー部９１０の搬入に干渉を与えない程度の高さである。
【００７８】
そして, 図１６のように, サポート手段のリフトピン７１０が前記張り合わされた基板１１０、１２０が位置した高さにまで下部ステージ２４０の上側に上昇して, 前記上部ステージ２３０に提供される真空力の解除及び静電力の解除が行われ、張り合わされた基板１１０、１２０が前記リフトピン７１０の上面に載せられるようにした後, 図１７のように, 前記リフトピンの下部側でローダー部９１０の搬入が行われる。
以後, 図１８のように前記リフトピン７１０が下向き移動しながら前記張り合わされた基板１１０、１２０は前記ローダー部９１０に載せられて, 続いて前記ローダー部９１０の搬出が行われることで前記張り合わされた基板１１０、１２０のアンローディング過程が完了する。
【００７９】
勿論, 前記した一連の過程によってのみ張り合わされた基板１１０、１２０の搬出を遂行できるものではなく, 上部チャンバユニット２１０が貼り合せ基板１１０、１２０を吸着した状態で上昇した後、ローダー部９１０が搬入されて前記貼り合せ基板１１０、１２０を搬出し, また前記ローダー部９１０が新しい第１基板１１０を搬入して前記上部チャンバユニット２１０に固定させることもできる。
第二に, 図示した図１９のように, 上部チャンバユニット２１０は第 1基板を吸着していた真空吸着力及び静電吸着力が除去された状態で最初の大気位置に上昇した状態で, 図２０のように, リフトピン７１０が下部ステージ２４０から自由になった張り合わされた基板を上昇させた後, 図２１のようにローダー部９１０が搬入され, 図１８のようにリフトピン７１０が下降した後、前記ローダー部９１０が再び搬出して張り合わされた基板をアンローディングする。
【００８０】
前記二番目のアンローディング工程で, 次の貼り合せ工程を円滑に進めるために張り合わされた基板をアンローディングする前に、第１基板をローディングするローダー部９１０が貼り合せ装置に搬入され、前記上部ステージが第１基板を真空及び静電吸着して上昇し, 前記第１基板をローディングしたローダー部９１０が搬出される。そして, 前記図２０，２１及び図１８のように, リフトピン７１０が下部ステージ２４０から自由になった張り合わされた基板を上昇させた後, 前記第１基板をローディングしたローダー部９１０が再び搬入され, リフトピン７１０が下降した後前記ローダー部９１０が再び搬出して張り合わされた基板をアンローディングする。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来液晶表示素子の製造装備の中で基板貼り合せ装置をあらわした構成図。
【図２】従来液晶表示素子の製造装備の中で基板貼り合せ装置をあらわした構成図。
【図３】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の最初の状態をあらわした構成図。
【図４Ａ】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の各ステージ内部構造に対する詳細構成図。
【図４Ｂ】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の各ステージ内部構造に対する詳細構成図。
【図５】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置のアライン手段を構成するカムの装着状態をあらわした平面図。
【図６】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の真空ポンプ連結状態をあらわした概略的な構造図。
【図７】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置のサポート手段に対する装着状態をあらわした概略的な斜視図。
【図８】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中でローダー部が搬入される過程をあらわした構成図。
【図９】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で第１基板が上部ステージに固定される状態をあらわした構成図。
【図１０】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で第１基板が上部ステージに固定される状態をあらわした構成図。
【図１１】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、第２基板が搬入される過程及び下部ステージに固定される状態をあらわした構成図。
【図１２】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、第２基板が搬入される過程及び下部ステージに固定される状態をあらわした構成図。
【図１３】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、第２基板が搬入される過程及び下部ステージに固定される状態をあらわした構成図。
【図１４】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、基板間貼り合せのための過程をあらわした構成図。
【図１５】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、基板間貼り合せのための過程をあらわした構成図。
【図１６】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、張り合わされた基板のアンローディング過程をあらわした構成図。
【図１７】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、張り合わされた基板のアンローディング過程をあらわした構成図。
【図１８】本発明による液晶表示素子製造工程用基板貼り合せ装置の動作過程の中で、張り合わされた基板のアンローディング過程をあらわした構成図。
【図１９】張り合わされた基板のアンローディング過程に対する他の実施例をあらわした構成図。
【図２０】張り合わされた基板のアンローディング過程に対する他の実施例をあらわした構成図。
【図２１】張り合わされた基板のアンローディング過程に対する他の実施例をあらわした構成図。
【図２２】本発明による液晶表示装置の製造工程順序図。
【図２３】本発明による整列方式を説明するためのマーク(Rough Align Mark) 説明図。
【図２４】本発明による整列方式を説明するための小マーク(Fine Align Mark) 説明図。
【図２５】本発明による整列時カメラのフォーカシング位置説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ ベースプレート
２１０ 上部チャンバユニット
２２０ 下部チャンバユニット
２３０ 上部ステージ
２４０ 下部ステージ      
２５０ 第３ シール部材
３１０ 駆動モーター
３２０ 駆動軸
３３０ 連結側      
３４０ 連結部
３５０ ジャッキー部      
４１０、４２０ 低真空チャンバユニット
５１０ リニアアクチュエータ
５２０ アラインカメラ
５３０ カム
５４０ 復元手段
６１０ 高真空ポンプ
６２１ 第１低真空ポンプ
６２２ 第２低真空ポンプ
６３０ 高真空チャンバ配管
６４１、６４２ 低真空ポンプ配管
６５０ 基板吸着用配管
７１０ リフトピン
８００ ＵＶ 照射部
９１０ ローダー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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