기판 합착기 document_id A220623014962

본 발명은 액정 표시 장치용 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판을 균일하게 흡착할 수 있는 제어부를 구비하는 기판 합착 장치에 관한 것이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다. 상기 표시 장치 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다. 이와 같은 액정 표시 소자는 여러 분야에서 화면 표시 장치로서 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시 장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정 표시 소자가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다. 상기와 같은 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 상호 합착된 제 1 및 제 2 유리 기판과, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다. 여기서, 상기 제 1 유리 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수 개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수 개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수 개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수 개의 박막 트랜지스터가 형성된다. 제 2 유리 기판(컬러 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다. 이와 같은 제 1 및 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 거리를 유지하게 되고 그 가장자리가 씨일재(sealant)에 의해 합착된다. 이와 같은 두 기판을 합착하기 위해서는 두 기판이 서로 마주보도록 합착 장치에 두 기판을 로딩하여 합착한다. 종래 기술에 따른 기판 합착기의 개략도인 도 1을 참조하면, 기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버부(110)와, 기판을 지지하고 파지하는 스테이지부와, 상기 스테이지부를 상하로 구동시키는 구동 수단(150)을 포함한다. 상기 스테이지부는 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)를 포함하며, 두 개의 기판(박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러 필터 기판)(10, 20)을 상기 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)에 수평으로 각각 배치한 후 상하로 합착하는 구조로 되어 있다. 전술한 상부 스테이지(120)의 저면에는 기판(20)이 지지되고 일차적으로 가흡착되는 리프트 핀(도시 않음)이 다수 개 설치되어 있다. 상기 리프트 핀의 하단부에는 흡착 패드가 형성되고, 상기 흡착 패드는 진공을 이용하여 기판을 가흡착할 수 있다. 비록 도 1에서 하부 스테이지(121)에는 리프트 핀이 도시되지 않았지만 하부 스테이지(121)에도 기판(10)을 지지할 수 있는 리프트 핀이 마련되며, 하부 스테이지(121)에 구비된 리프트 핀은 상부 스테이지(120)의 것과 동일하게 구성되어 기판(10)을 가흡착할 수도 있다. 종래 기술의 기판 합착기는 합착기를 구성하는 상부 스테이지(120)와 하부 스테이지(121)가 합착기의 챔버(110) 내에 서로 대면하도록 설치되어, 기판 로딩 수단(30)에 의하여 상기 각 스테이지(120, 121)에 로딩된 기판(10, 20)들을 상하로 합착할 수 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 흡착 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 로딩 수단(30)에 의하여 챔버(110) 내에 설치되어 있는 상부 스테이지(120)에서 승강가능한 리프트 핀의 하부 영역에 기판(20)이 위치되면 진공 펌프(도시 않음)에 의해 전술한 리프트 핀 하단의 흡착 패드에 진공을 형성하여 컬러 필터 기판(20)을 리프트 핀의 하단에 가흡착시킨다. 이후, 리프트 핀이 상승하여 상부 스테이지(120)에 구비된 정전척(도시 않음)과 흡착 홀(130)에 의해 완전 밀착한 상태로 흡착된다. 상기 흡착 홀(130)은 진공 펌프(131)에 연결되어 기판(20)을 흡착할 수 있게 된다. 하부 스테이지(121)도 상부 스테이지(120)와 유사한 과정을 거쳐 박막 트랜지스터 어레이 기판(10)을 흡착하게 된다. 이후, 합착기 챔버(110) 내부가 밀폐된 상태에서 진공 펌프(140)의 구동에 의해 합착기 챔버(110) 내부가 진공을 이루고, 계속해서 스테이지 구동 수단(150)의 구동에 의하여 상부 스테이지(120)의 하향 이동 및 하부 스테이지(121)의 상향 이동에 의해 각 기판(10, 20) 사이의 합착이 수행된다. 여기서, 기판(20)을 흡착하기 위해 진공 펌프(131)에 의해 발생되는 압력은 챔버부(110) 내부의 압력 보다 낮아야 하며, 상기 두 압력이 균일하게 유지되어야일관되게 기판(20)을 흡착하게 된다. 그러나, 실제로 챔버부(110) 내부가 진공 펌프(140)에 의해 배기될 때 챔버부(110) 내부의 형상이나 상황에 따라 그 분위기가 달라져서 챔버부(110) 내부의 압력을 일정하게 하기 어렵다. 따라서, 챔버부(110) 내의 압력이 상기 진공 펌프(140)에 연결된 압력 측정기(도시 않음)에 의해 계측되지만 실제 챔버부(110) 내의 압력과 진공 펌프(140)에 연결된 압력 측정기에 의해 계측된 압력은 서로 상이하다. 따라서, 진공 펌프(140)로 챔버부(110) 내의 압력을 정확히 제어하기 어렵기 때문에, 기판이 균일하게 합착되지 못하는 경우가 발생한다. 이와 같은 상태에서, 상부 스테이지(120)가 하강하는 중에 기판이 상부 스테이지(120)에서 떨어지는 경우가 발생할 수 있다. 기판이 챔버부 내에서 떨어지게 되면 기판 파손 문제뿐만 아니라, 챔버부 내부가 기판의 파편으로 인해 오염된다. 이러한 오염은 챔버 내부의 세정을 위하여 기판 합착기의 유휴 기간을 증가시키는 등 작업 공정에 악영향을 미치게 된다.