KR100539971B1

KR100539971B1 - 엘씨디 글래스 절단 장치, 엘씨디 글래스 절단방법 및 이를이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법

Info

Publication number: KR100539971B1
Application number: KR1019980034606A
Authority: KR
Inventors: 추대호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2006-04-28
Also published as: KR20000014954A

Abstract

복수개의 LCD 단위쎌이 형성된 유리 모 기판(mother glass)을 고출력 레이저 빔에 의하여 급속 가열, 냉각유체에 의하여 급속 냉각하여 유리 모 기판으로부터 복수개의 LCD 단위쎌을 유리 모 기판으로부터 개별화하여 LCD 단위 글래스를 형성하고, 매끄러운 절단면을 갖는 LCD 단위 글래스를 복수매 상호 밀착시킨 상태에서 가압한 후 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스의 경계면을 매개 물질 없이 곧바로 용융시켜 접합시키거나, LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스의 접합면에 LCD 단위 글래스보다 용융 온도가 낮은 접합 매개 물질을 개재한 후 용융 접합함으로써 특히, 씸 라인(seam line)의 폭에 의하여 해상도가 결정되는 타일드 LCD 모듈에 있어서 씸 라인의 폭을 XGA 또는 UXGA를 지원 가능한 픽셀과 픽셀 간격만큼 좁게 형성함으로써 해상도가 월등하게 향상된 씸레스 타일드 LCD 모듈(seamless Tiled LCD module)을 제조하기 위한 LCD 글래스 절단 방법 및 이를 이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법이 개시되고 있다.

Description

엘씨디 글래스 절단 장치, 엘씨디 글래스 절단 방법 및 이를 이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법

본 발명은 LCD 글래스 절단 장치, LCD 글래스 절단 방법 및 이를 이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 두 장의 유리 모 기판에 형성된 복수개의 LCD 단위쎌을 고출력 레이저 빔에 의하여 유리 모 기판으로부터 매끈하게 절단하여 개별화시키는 LCD 글래스 절단장치 및 LCD 글래스 절단 방법과 절단된 복수개의 LCD 단위 글래스를 고출력 레이저 빔으로 상호 접합시켜 고해상도를 갖는 대형 평판 표시 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점으로 CRT(Cathode Ray Tube)의 대체품으로 각광을 받고 있는 LCD 모듈(Liquid Crystal Display module)은 LCD 패널 내부에 주입된 액정에 전기장이 온(on) 또는 오프(off)되도록 하여 전기장에 의하여 액정이 일정 방향으로 배향되어 광을 통과 및 차단시키는 광 셔터 성질을 이용한 평판 표시 장치이다.

LCD 모듈 중 정보를 표시하는 부분인 LCD 패널은 크게 TFT 기판과 TFT 기판을 마주보도록 부착되는 칼라필터 기판, 액정으로 구성된다. 이와 같은 FTF 기판과 칼라필터 기판은, 예를 들어, 약 6 장의 LCD 단위쎌이 동시에 형성 가능한 두 장의 대형 유리 모 기판에 형성된다.

두 장의 유리 모 기판중 TFT 기판에는 복수개의 데이터 라인들과, 데이터 라인과 교차되는 게이트 라인들 및 게이트 라인과 데이터 라인들의 각 교점에 형성된 박막트랜지스터 소자들 및 박막 트랜지스터 소자에 의하여 전원 인가가 온/오프(on/off)되는 화소전극들로 구성된다.

또한, 칼라필터 기판에는 박막트랜지스터 소자들을 가리기 위한 블랙매트릭스, TFT 기판의 화소전극과 대응되는 위치에 형성된 칼라필터 기판 화소전극과, RGB 패턴이 형성된다.

이와 같이 형성된 TFT 기판과, 칼라필터 기판은 상호 얼라인먼트된 후 칼라 필터 기판과 TFT 기판의 화소전극 사이에는 액정이 주입된 후 LCD 단위 글래스로 절단된다.

이때, LCD 단위 글래스의 정확한 절단을 위하여 2 개의 유리 모 기판에는 도 1에 도시된 바와 같이 LCD 단위쎌 A～F의 절단될 부분을 따라서 스크라이브 라인(scribe line;10)이 형성된다. 이 스크라이브 라인(10)을 따라서 경도가 높은 다이아몬드 커터가 지나가면서 경도가 낮은 유리 모 기판(1)에는 소정 깊이를 갖는 예비 절단 홈이 형성된다.

이후, 유리 모 기판(1)에 미약한 충격이 가해지더라도 유리 모 기판의 예비 절단 홈에 의하여 LCD 패널 A～F는 절단되어 분리된다.

이후, 분리된 LCD 단위 글래스는 후속 조립 과정을 거친 후, LCD 패널로 제작되고, LCD 패널과 백라이트 어셈블리등이 다시 조립되어 하나의 완성된 LCD 모듈이 제작된다.

이와 같이 제조된 LCD 모듈은 유리 기판을 사용하는 특수성으로 인하여 그 크기가 일반 CRT에 비하여 제한되는 단점이 있어, 최근에는 이와 같은 제약을 극복하기 위하여 LCD 단위 글래스에 형성된 4 개의 에지면중 2 개의 에지면을 옵티컬 본드(optical bond)라 불리는 접착제에 의하여 부착한 후, 나머지 2 개의 에지면에 게이트 라인들과 데이터 라인들을 인쇄회로기판에 형성된 구동 드라이브 IC와, 소스 드라이브 IC에 히트 실 컨넥터(heat seal connector)에 의하여 전기적으로 접속하여 형성된 접합 LCD 패널을 독립적으로 구동시키되 전체적으로는 완성된 이미지가 형성되도록 한 타일드 LCD(Tiled LCD) 모듈이 개발된 바 있다.

그러나, 종래 복수개의 LCD 단위셀이 형성된 유리 모 기판을 절단하여 LCD 단위 글래스를 제작할 때, 유리 모 기판은 불균일한 크랙 발생의 우려로 한번에 절단되지 못하고, 유리 모 기판에 스크라이브 라인과 절단 홈을 먼저 형성한 후 유리 모 기판에 충격을 가하여 절단해야 함으로써, 유리 모 기판이 절단될 때 발생하는 미세 유리 파티클이 다른 곳으로 퍼지지 못하게 하기 위하여 별도의 집진 설비를 필요로 한다.

다른 문제점으로 일정 크기로 절단되어 반입된 유리 모 기판의 에지 부분은 도 2에 도시된 바와 같이 다이아몬드 유리 커터에 의하여 절단될 때 발생한 날카로운 요철 부분(2)이 다수 존재하게 되고, 이 날카로운 요철 부분(2)은 요철이 없는 부분에 비하여 높은 응력(stress)이 걸리게 되므로 다이아몬드 유리 커터에 의하여 절단 홈을 형성한 후 충격을 가하여 유리 모 기판(1)을 절단할 때 절단되어야 할 절단 홈 부분은 절단되지 않고 높은 응력이 걸려 있는 부분이 절단되는 경우가 많아 유리 모 기판 절단 불량이 속출하는 문제점이 있다.

종래 문제점은 이와 같이 유리 모 기판이 비정상적으로 절단되어 절단 불량을 유발시키는 것뿐만 아니라, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 유리 모 기판에 형성된 LCD 단위쎌 A～D를 절단하여 형성된 LCD 단위 글래스를 복수개 상호 접합하여 타일드 LCD 모듈(tiled LCD module;20)을 형성할 때에도 많은 영향을 미친다.

도 3에 도시된 바와 같이 다이아몬드 유리 커터에 의하여 에지면이 매끈하게 절단되지 않은 종래 LCD 단위쎌 A～D을 절단하여 형성된 LCD 단위 글래스의 4 개의 에지면중 인접한 2 개의 면을 옵티컬 본드(22)에 의하여 접합할 경우, 예를 들어 매끈하지 않은 에지면을 갖는 두 개의 LCD 단위 글래스 A 및 B를 상호 접합하였을 경우 LCD 단위 글래스 A의 에지면 블랙매트릭스에 해당하는 씸 라인(seam line;24)의 폭과, LCD 단위 글래스 B의 에지면 블랙 메트릭스에 해당하는 씸 라인(seam line;25)과, LCD 단위 글래스 A, B의 사이 간격을 더한 총 씸 라인 폭이 최소 2 ㎜ 이상이 됨으로써, 타일드 LCD 모듈(20)의 화면에는 이 씸 라인이 인식된다.

이와 같이 씸 라인이 인식됨으로써 디스플레이 화면이 분할되어 보이는 것을 방지하기 위해서는 LCD 패널을 제작하기 이전에 제작 가능한 최소 씸 라인의 폭을 미리 산출한 후, LCD 패널의 픽셀과 픽셀 폭을 미리 산출된 최소 씸 라인의 폭과 동일하게 설정할 수밖에 없다. 이와 같이 함으로써, 씸 라인이 블랙 매트릭스 역할을 하여 화면이 분할되는 것을 방지할 수 있다.

결국 씸 라인의 폭에 의하여 타일드 LCD 모듈의 전체 해상도가 결정되므로 타일드 LCD 모듈의 전체 해상도를 증대시키기 위해서는 필수적으로 씸 라인의 폭을 감소시켜야만이 가능하다.

그러나, 씸 라인의 폭 감소는 앞서 언급한 바와 같이 다이아몬드 유리 커터에 의하여 절단된 LCD 단위 글래스의 절단면 가공오차에 의하여 많은 어려움이 있어, 해상도가 낮게 제조된 고가의 대형 타일드 LCD 모듈은 어쩔 수 없이 옥내용으로 사용하기 어렵고 그다지 큰 해상도를 요구하지 않는 옥외용으로 사용해야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에 의한 엘씨디 글래스 절단 방법 및 이를 이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법은 이와 같은 종래 다수 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 LCD 단위쎌로 구성된 유리 모 기판으로부터 LCD 단위쎌을 절단할 때, 유리 파티클을 발생시키지 않음과 동시에 유리 모 기판중 절단되는 에지면이 비정상적으로 절단되지 않음과 동시에 절단면이 매우 매끈하게 절단되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 매끈하게 절단된 LCD 단위 글래스로 타일드 LCD 패널을 제작할 경우 타일드 LCD 패널들 간의 경계면에 형성되는 씸 라인 폭을 최소화하여 픽셀간의 간격에 근접되도록 함으로써 타일드 LCD 패널에 의하여 제작된 타일드 LCD 모듈이 고해상도를 지원 가능토록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 본 발명의 상세한 설명에서 명확해질 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘씨디 글래스 절단 장치는 복수매의 LCD 단위쎌이 형성된 대형 유리 모 기판에 LCD 단위쎌의 경계면에 형성된 스크라이브 라인에 레이저 빔을 주사하여 스크라이브 라인을 급속 가열시켜 열팽창을 유발시킨 후, 급속 가열에 의하여 열팽창된 스크라이브 라인에 해당하는 유리 모 기판에 순수나 액체 기체와 같이 비교적 저온의 냉각용 유체를 분사함으로써 유리 모 기판을 급속 냉각시켜 유리 모 기판을 급속 수축시킴으로써 열팽창과 열수축에 의하여 유리 모 기판의 스크라이브 라인에 크랙을 유발시키고, 유리 모 기판의 절단이 시작되는 부분과 유리 모 기판중 절단이 종료되는 부분에서의 유리 모 기판 절단 불량을 방지하기 위하여 스크라이브 라인의 개시 부분과 마감 부분에 인위적으로 절단 개시 홈과 절단 마감 홈을 형성하여 유리 모 기판을 절단하도록 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘씨디 글래스 절단 방법은 두 장의 대형 유리 모 기판중 어느 하나에 복수개의 칼라 필터 기판을 형성하고 나머지 하나의 대형 유리 모 기판에 복수개의 TFT 기판을 형성한 후 두 장의 유리 모 기판의 사이에 액정 물질이 충진하여 복수개의 LCD 단위쎌을 형성한 후, 유리 모 기판에 형성된 LCD 단위쎌에 맞추어 절단선을 형성한 후 절단선에 맞추어 직경이 수 ㎛에 불과한 직경을 갖는 야그 레이저, 반도체 다이오우드에서 발생한 레이저 빔, CO₂레이저 빔 등을 주사하여 열전도가 낮은 유리 기판의 절단선 부분을 급속 가열시킨 후, 급속 가열된 부분에 저온의 순수, 냉각용 오일, 액체 기체를 분사하여 급속 가열된 부분을 다시 급속 냉각시켜 열팽창과 열수축이 순차적으로 발생하도록 하여 열적 스트레스에 의하여 발생한 크랙에 기인하여 절단선을 따라서 유리 모기판중 LCD 단위쎌이 절단되어 LCD 단위 글래스가 제작되도록 한다.

대형 유리 모 기판중 절단이 시작되는 부분과, 절단이 종료되는 부분은 그 단면이 매우 거칠고 응력이 집중되어 파손이 쉽게 발생시키는 예리한 요철이 많이 형성되어 있어 이와 같은 상태에서 급속 가열, 급속 냉각이 수행될 경우 예상치 않은 부분이 쉽게 깨져 절단 불량이 발생할 수 있음으로 의도적으로 대형 유리 기판 중 절단이 시작되는 부분과, 절단이 종료되는 부분에 큰 응력이 집중되는 절단 개시 홈과, 절단 마감 홈을 형성함으로써 예상치 못한 부분이 깨지는 절단 불량을 사전에 예방할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 또다른 방법으로는 레이저 빔을 통하여 대형 유리 기판을 절단할 때 대형 유리 기판의 절단 깊이를 조절하여 대형 유리 기판을 한번에 절단되지 않도록 하고, 두 번 이상에 나누어 절단되도록 함으로써 대형 유리 기판의 후면에서 발생하는 불규칙한 크랙에 따른 절단 불량을 방지한다.

바람직하게, 이와 같이 절단된 대형 유리 기판으로부터 절단되어 개별화된 LCD 단위 글래스의 절단면은 날카로운 모서리가 형성되기 때문에 후속 공정중 모서리 부분에서 응력 집중 현상이 발생하여 파손이 발생할 수 있음으로 레이저 빔의 포커스를 조절하여 레이저 빔의 집속도를 높여 절단면을 약간 용융시킨 상태에서 절단면을 급속 냉각시켜 절단면의 에지 부분이 라운딩 되도록 한다.

이와 같은 엘씨디 글래스 절단 방법을 이용한 본 발명에 의한 대형 평판 표시 소자 제조 방법은 레이저 빔에 의하여 절단된 LCD 단위 글래스 4 장을 상호 밀착시킨 상태에서 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스를 용융 시키면서 상호 접합시킨다.

바람직하게는 4장의 LCD 단위 글래스의 4 개의 접합면에 LCD 단위 글래스보다 용융 온도가 낮은 소결 유리나 납 함유 유리편을 개재한 상태에서 소결 유리 또는 납 함유 유리를 레이저 빔에 의하여 용융시켜 이들을 매개로 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스 사이의 간격이 픽셀과 픽셀 간격에 근접한 미세 간극을 갖으면서 상호 접합되도록 하여 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스의 접합 간극에 의하여 결정되는 해상도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 LCD 글래스 절단 장치, LCD 글래스 절단 방법과 이를 이용한 대형 평판 표시 소자 제조 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 5에는 XGA 또는 UXGA를 지원하는 고해상도를 갖는 LCD 단위쎌(110)을 유리 모 기판(100)으로부터 절단하는 레이저 절단 장치(200)가 도시되어 있다.

레이저 절단 장치(200)는 유리 모 기판 가열장치(220), 유리 모 기판 냉각장치(240), 프리 스크라이버(260) 및 이송장치(280)를 포함한다.

이송장치(280)는 유리 모 기판(100)의 상부로부터 일정 간격 이격된 상태로 설치되어 유리 모 기판(100)의 X-Y 평면상에 이동이 가능토록 설치된다.

보다 구체적으로 이송 장치(280)는 X 축 방향으로만 구동되는 X축 플레이트(284)와, X축 플레이트(284)를 따라서 Y 축 방향으로 구동되는 Y축 이송 플레이트(282)로 구성된다.

유리 모 기판 가열장치(220)는 Y축 이송 플레이트(282)에 설치된다.

일실시예로 Y축 이송 플레이트(282)에 설치되는 유리 모 기판 가열장치(220)는 발진 파장(λ)이 10.6㎛ 이고 50～250(W) 정도의 고출력을 갖는 야그 레이저, CO₂ 등의 레이저 빔을 발진시키는 레이저 발진 유닛(222)과, 레이저 발진 유닛(222)으로부터 발진된 레이저 빔의 주사 방향을 굴절시키는 굴절 렌즈(224)와, 굴절된 레이저 빔의 포커스를 조정하여 레이저 빔의 세기를 조절하는 포커싱 렌즈군(도 8 참조;229)과, 레이저 빔의 초점 거리를 변경시키기 위하여 이동 가능한 포커싱 렌즈군 하우징(226)으로 구성된다.

또한, 유리 모 기판 냉각장치(240)도 Y축 이송 플레이트(228)에 설치된다.

유리 모 기판 냉각장치(240)는 Y축 이송 플레이트(228)의 진행 방향을 기준으로 포커싱 렌즈군 하우징(226)의 후면에 설치되며 냉각 유체가 저장된 냉각 유체 저장부(241)와, 냉각 유체 저장부(241)로부터 공급받은 냉각 유체를 급속 가열된 유리 모 기판(100)으로 분사하는 분사 노즐(242)로 구성된다.

이 분사 노즐(242)로부터는 0.1초～0.3초 간격으로 순수, 냉각 오일, 액체 질소 및 액체 헬륨이 급속 가열된 유리 모 기판(100)으로 분사된다.

프리 스크라이버(260)는 일실시예로 포커싱 렌즈군 하우징(226)에 설치되어, 유리 모 기판(100) 방향으로 회동 가능한 스크라이브 회동축(262)과, 스크라이브 회동축(262)을 회동시키는 회동장치(266)와, 스크라이브 회동축(262)에 결합되어 절단될 유리 모 기판(100)에 홈을 형성하는 회전 톱날(264)을 포함한다.

또한, 프리 스크라이버(260)의 회동장치(262)는 유리 모 기판(100)의 양단부를 인식할 수 있도록 Y축 이송 플레이트(282)에 설치된 유리 모 기판 감지 센서에 의하여 작동된다. 유리 모 기판 감지 센서는 유리 모 기판(100)의 양단부를 감지할 수 있는 포지션 감지 센서(도 7 참조;290)인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 레이저 절단 장치(200)를 사용하여 유리 모 기판(100)을 절단하는 방법을 첨부된 도 6, 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스크라이브 라인(300)이 형성된 유리 모 기판(100)을 설비측 고정 플레이트(미도시)에 고정시킨 후, 유리 모 기판(100)의 스크라이브 라인(300)에 앞서 설명한 레이저 절단 장치(200)의 프리 스크라이버(260)의 회전 톱날(264)과, 포커싱 렌즈군 하우징(226)의 레이저 빔 취출구(245)를 일렬로 정확히 정렬시킨다.

이후, 도 7a에 도시된 바와 같이 프리 스크라이버(260)의 회전 톱날(264)과 포커싱 렌즈군 하우징(226)의 레이저 빔 취출구(245)가 스크라이브 라인(300)에 정렬되면, Y축 이송 플레이트(282)은 지정된 경로를 따라서 전진을 시작하고 Y축 이송 플레이트(282)에 설치된 포지션 감지 센서(290)가 유리 모 기판(100)의 일측 단부를 감지하면, 프리 스크라이버(260)의 회동장치(266)가 구동됨과 동시에 스크라이브 회동축(262)이 회동되면서 스크라이브 회동축(262)의 단부에 설치된 회전 톱날(264)에 의하여 유리 모 기판(100)중 레이저 절단이 개시될 부분에는 도 6에 도시된 바와 같이 일정 깊이의 절단 개시 홈(120)이 형성된다.

프리 스크라이버(260)의 회전 톱날(264)에 의하여 유리 모 기판(100)에 절단 개시 홈(120)이 형성되면, 회동장치(266)에 의하여 스크라이브 회동축(262)은 역회동되어 원래 위치로 복원된다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이 스크라이브 회동축(262)이 역회동되어 원래 위치로 복원되면 Y축 이송 플레이트(282)에 설치된 레이저 발진 유닛(222)에서는 레이저 빔(일실시예로 CO₂ laser 빔;228)이 발진되고, 발진된 CO₂ 레이저 빔(228)은 굴절 렌즈(224)로 조사된 후 굴절 렌즈(222)에 의하여 일정 각도로 굴절되면서 포커싱 렌즈군 하우징(226)으로 입사되고, 포커싱 렌즈군을 통과하면서 CO₂ 레이저 빔(228)은 빔 단부의 직경이 수 ㎛ 정도가 되도록 집속된다.

집속된 CO₂ 레이저 빔(228)은 Y축 이송 플레이트(282)의 전진에 의하여 유리 모 기판(100)의 절단 개시 홈(120)을 시작으로 스크라이브 라인(300)을 따라서 유리 모 기판(100)에 조사되기 시작한다.

이때, CO₂ 레이저 빔(228)이 조사된 유리 모 기판(100)은 CO₂ 레이저 빔(228)의 고에너지에 의하여 급속 가열되면서 국부적인 열팽창과 함께 높은 응력 집중이 발생된다.

이와 같이 국부적으로 가열되면서 국소 열팽창이 발생된 유리 모 기판(100)에는 앞서 설명한 냉각 유체관(242)으로부터 유리 모 기판(100)의 가열 부분 온도에 비하여 매우 낮은 저온의 유체가 0.1초～0.3초 간격으로 단속적으로 공급되면서 급속 가열된 유리 모 기판(100)을 공급된 저온의 냉각 유체에 의하여 다시 급속 냉각시킨다.

이처럼 유리 모 기판(100)의 스크라이브 라인(300)을 CO₂ 레이저 빔(228)에 의하여 급속 가열한 후, 냉각 유체에 의하여 급속 냉각시킴으로써 유리 모 기판(100)의 스크라이브 라인(300)에는 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

이 열응력의 크기가 유리 분자와 분자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 비정질 유리 분자 구조는 깨지게 되고, 분자 구조가 깨짐에 따라서 유리 모 기판(100)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 크랙의 생성 및 크랙 진행 방향은 CO₂ 레이저 빔(228)의 주사 방향과 동일하게 즉, 유리 모 기판(100)의 평면에 대하여 수직 방향으로 진행됨으로 유리 모 기판(100)은 이 크랙에 의하여 한번에 완전하게 절단된다.

첨부된 도 7c를 참조하면, 이처럼 유리 모 기판(100)이 절단되도록 Y축 이송 플레이트(282)가 계속 전진하면서 유리 모 기판(100)이 절단되는 도중 포커싱 렌즈군 하우징(226)의 전방에 설치된 포지션 감지 센서(290)가 다시 유리 모 기판(100)의 타측 단부를 감지하면, 프리 스크라이버(260)의 회동장치(266)는 짧은 시간 동안 다시 회동, 역회동되면서 회전 톱날(264)이 유리 모 기판(100)의 타측 단부에 절단 개시 홈(120)과 동일한 형상을 갖는 절단 마감 홈(140)을 형성한다.

이후, Y축 이송 플레이트(228)은 계속 전진하면서 유리 모 기판(100)의 스크라이브 라인(130)을 절단하며, 유리 모 기판(100)을 뒤집어 타측 유리 모 기판도 절단한다.

한편, 도 8, 도 9에는 LCD 글래스 절단 방법의 다른 실시예가 도시되어 있다.

앞에서 상세하게 설명한 일실시예에 의하여 유리 모 기판(100)을 급속 가열, 급속 냉각하여 유리 모 기판(100)에 크랙을 유발시켜 절단할 때 CO₂ 레이저 빔(228)이 조사되는 유리 모 기판(100)의 상면과 반대측면인 유리 모 기판(100)의 밑면에서는 불균일한 크랙이 발생하여 절단 불량이 발생할 수 있다.

도 8, 도 9의 실시예에서 따른 LCD 글래스 절단 방법에 의하면, 유리 모 기판(100)이 완전히 절단되지 않도록 레이저 절단 장치(200)의 포커싱 렌즈군 하우징(226)과 유리 모 기판(100)의 사이 간격을 조절하여 즉, 포커스 렌즈군과 유리 모 기판(100)의 초점, 또는 레이저 빔의 강도를 조절하여 1차적으로 유리 모 기판(100)의 전체 두께중 약 60% 정도만이 절단되도록 한다.

1차적으로 유리 모 기판(100)중 약 60%에 해당하는 두께가 절단되면 포커싱 렌즈군 하우징(226)과 유리 모 기판(100)의 사이 간격을 다시 조절함으로써, CO2 레이저 빔의 세기를 1 차 절단 때보다 약하게 조절한다. 이후, 나머지 유리 모 기판(100)을 2차적으로 완전히 절단함으로써 유리 모 기판(100)의 후면에서 발생하는 불균일한 크랙을 방지할 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8a, 도 9a에 도시된 바와 같이 레이저 절단 장치(200)의 레이저 빔 취출구(245)와 유리 모 기판(100)의 상면 사이 간격을 실린더(227), 실린더 로드(227a)에 의하여 L₁으로 조정하여 CO₂ 레이저 빔(228)의 포커스를 조정하여 레이저 빔(228)의 단부 직경이 수 ㎛가 되도록 레이저 세기를 조정한 후, 세기가 조정된 CO₂ 레이저 빔(228)으로 유리 모 기판(100) 두께 H 전체를 절단하지 않고 부분적으로 C₁ 두께만큼만 절단하는 1 차 절단을 수행한다.

이와 같이 유리 모 기판(100)을 C1 두께만큼 1차적으로 절단한 후, 도 8b, 도 9b에 도시된 바와 같이 레이저 절단 장치(200)와 유리 모 기판(100)의 사이 간격을 다시 실린더(227), 실린더 로드(227a)에 의하여 L₂로 재조정하여 CO₂ 레이저 빔(228)의 포커스를 재조정하여 레이저 빔(228)의 단부 직경이 수 ㎛의 수십～수백 배가 되도록 조절한다.

이후, 도 9b에 도시된 바와 같이 레이저 세기를 1차 절단 때보다 보다 약하게 조정하여 조정된 CO₂ 레이저 빔(228)으로 유리 모 기판(100)을 2 차적으로 절단한다.

이때, CO₂ 레이저 빔(282)의 세기는 유리 모 기판(100)을 1 차 절단할 때보다 2 차 절단할 때 작도록 설정하며, 2 차적으로 유리 모 기판(100)을 절단할 때 레이저 빔의 세기는 유리 모 기판(100)의 용융 온도와 천이 온도의 사이가 되도록 한다.

여기서, 천이 온도는 유리 모 기판(100)이 고체상에서 액체상으로 상변이가 발생되는 온도를 말한다.

1차 절단, 2 차 절단 방향은 절단 시간을 감안하여 유리 모 기판(100)을 1 차 절단할 때와 2 차 절단할 때가 각각 반대 즉, 왕복하도록 하는 것이 바람직하다.

앞서 언급한 두 실시예에 의하여 유리 모 기판(100)에 형성된 복수개의 LCD 패널을 절단할 경우 절단된 모서리면은 매우 날카롭게 형성되기 때문에 응력 집중 현상이 심화되어 조그마한 외부의 충격에도 LCD 패널의 모서리가 쉽게 파손됨으로, 이를 방지하기 위하여 절단된 모서리면은 별도의 그라인딩 가공을 수행한다.

도 10 내지 도 12에는 별도의 그라인딩 가공이 필요 없는 LCD 글래스 절단 방법이 도시되어 있다.

첨부된 도면을 참조하면, 레이저 절단 장치(200)에 의하여 유리 모 기판(100)을 절단할 때, 레이저 빔(228)의 세기가 유리 모 기판(100)의 용융 온도 이상이 되도록 하여 스크라이브 라인(300)부분을 녹이기 시작함과 동시에 곧바로 일정 온도를 갖는 냉각 유체를 냉각 유체관(242)으로부터 공급하여 크랙을 유발시켜 모서리가 라운딩되도록 유리 모 기판(100)에 형성된 LCD 단위쎌을 절단하여 LCD 단위 글래스를 제작한다.

첨부된 도 12a는 라운딩 처리되어 곡률 반경 R을 갖는 LCD 단위 글래스의 모서리를 도시하고 있고, 도 12b는 라운딩 처리되지 않은 LCD 단위 글래스의 모서리가 도시되고 있다. 이때, 라운딩 처리되지 않은 LCD 단위 글래스의 모서리는 응력 집중이 크게 발생되어 파손이 쉽게 발생할 수 있다.

이와 같은 방법에 의하여 유리 모 기판(100)으로부터 절단면이 매우 매끈하게 절단된 LCD 단위쎌이 분리되어 개별화되면 분리된 하나의 LCD 단위 글래스는 LCD 패널 제작공정을 수행한 후 하나의 완성된 LCD 모듈로 조립된다.

첨부된 도 13에는 본 발명에 의하여 절단된 LCD 단위 글래스를 이용하여 대형 평판 표시 소자를 제조하는 방법이 도시되어 있다.

고해상도 대형 평판 표시 소자를 제조하기 위해서는 먼저, XGA 또는 UXGA를 지원 가능한 고해상도를 갖는 복수개의 LCD 단위쎌이 형성된 유리 모 기판(미도시)을 제조한 후, LCD 단위쎌이 형성된 유리 모 기판을 정밀하고도 절단면을 매끄럽게 절단하는 단계가 선행되어야 한다.

절단 방법으로는 앞서 언급한 바와 같이 레이저 절단 장치(200)의 CO₂ 레이저 빔을 이용하여 유리 모 기판의 스크라이브 라인을 급속 가열, 급속 냉각시켜 미세 크랙을 유발시켜 크랙에 의하여 유리 모 기판에 형성된 복수개의 LCD 단위쎌을 정밀하게 절단하여 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)를 제작하는 방법이 있을 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 유리 모 기판중 절단될 양쪽 에지면에 절단 개시 홈과 절단 마감 홈을 형성한 후 절단 개시 홈과 절단 마감 홈을 연결하는 스크라이브 라인을 따라서 유리 모 기판을 급속 가열, 급속 냉각시켜 유리 모 기판의 에지가 불규칙하게 깨지는 것을 방지하는 방법이 사용될 수 있다.

또한, 유리 모 기판의 전면으로부터 시작된 미세 크랙이 유리 모 기판의 후면 방향으로 진행되면서 유리 모 기판의 후면에 불규칙한 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여 절단될 유리 모 기판을 두 번에 걸쳐 절단하는 방법 등이 있으며, 이와 같은 절단 방법들은 단독 또는 병합되어 사용될 수 있다.

이와 같이 유리 모 기판에 형성된 LCD 단위쎌은 매우 매끄러운 에지를 갖도록 절단된 후, 일실시예로 4 개가 하나의 대형 평판 표시 소자를 형성하도록 한다. 즉, 4 개의 30“ LCD 단위 글래스(150,152,154,156)들을 2×2 정방 행렬로 배열하여 하나의 60”LCD 패널을 형성하는 것이 무방하다. 또한, 30“ LCD 단위 글래스(150,152,154,156)를 1×2 행렬로 설치하는 것 또한 무방하다.

이와 같이 유리 모 기판으로부터 절단되어 개별화된 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)들의 에지에는 게이트 전극(미도시)과 데이터 전극(미도시)이 증착등의 방법에 의하여 형성된다.

이후, 게이트 전극(미도시)과 데이터 전극(미도시)이 형성된 개별 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)는 게이트 전극과 데이터 전극이 외부로 노출되도록 배열된다.

일실시예로 2×2 행렬 또는 1×2 행렬 방식으로 배열된 복수개의 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)들은 도시되지 않은 LCD 패널 가압장치에 의하여 접합면이 가압된 상태로 첨부된 도 14에 도시된 바와 같이 레이저 절단 장치(200)에 의하여 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)와 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)의 접합 예정면(155)에 얼라인먼트된 후, 레이저 빔(228)의 세기를 LCD 단위 글래스(150,152,154,156)가 용융 되도록 조절한 후 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스의 접합면에 조사하여 접합 예정면(155)을 용융시켜 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스를 상호 용융시켜 접합한다.

이때, LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스를 별도의 매개 물질을 사용하여 상호 용융 접합시킬 경우 씸 라인(seam line)의 폭이 XGA 또는 UXGA를 지원하는 높은 해상도를 갖는 LCD 패널(150,152,154,156)의 씸 라인 폭에 근접되므로 대형 디스플레이 화면이 씸 라인에 의하여 분리되는 현상을 방지할 수 있다.

다른 실시예로는 첨부된 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이 2×2 정방 행렬 또는 1×2 행렬로 배열된 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)와 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 사이에 용융점이 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 용융점보다 현저하게 낮은 소결 유리인 신터드 글래스(sintered glass) 또는 납 함유 글래스와 같은 매개 접합 유리(170)를 개재한 후, LCD 단위 글래스(157,158,159,160)와 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)를 양측에서 가압한 후 도 16에 도시된 바와 같이 레이저 빔(228)에 의하여 신터드 글래스나 납 함유 글래스를 용융시켜 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)와 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)를 상호 접합시키는 방법이 있다.

이때, 신터드 글래스나 납 함유 글래스는 매우 얇은 두께를 갖도록 가공이 가능함으로 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)와 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 사이에 개재된 후 신터드 글래스나 납 함유 글래스를 용융시킬 경우 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)와 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 블랙 매트릭스 역할을 하는 씸 라인의 폭을 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 픽셀과 픽셀 사이의 간격에 해당하는 폭으로 설정할 수 있어 고해상도 LCD 단위 글래스(157,158,159,160)의 접합에 의한 대형 평판 표시 소자의 제조가 가능하다.

이어서, 2×2 정방 행렬 또는 1×2 행렬 방식으로 접합된 하나의 LCD 단위 글래스는 LCD 모듈 조립 공정을 수행하여 완성된 대형 평판 표시 소자가 제조된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 유리 모 기판에 형성된 복수개의 LCD 단위쎌을 레이저 절단 장치에 의하여 매끈하게 절단한 후 LCD 패널-LCD 모듈 조립 공정을 거침으로써 종래 다이아몬드 유리 커터에 의하여 유리 모 기판을 절단할 때에 비하여 유리 파티클 발생이 크게 억제되고, 절단 불량이 예방되며 매끈하게 절단된 복수개의 LCD 단위 글래스로 하나의 씸레스 타일드 LCD 모듈을 형성하였을 때 LCD 단위 글래스와 LCD 단위 글래스의 접합면에 형성된 씸 라인의 폭이 대폭 감소되어 고해상도를 지원하는 씸레스 타일드 LCD 모듈이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래 복수개의 LCD 단위쎌이 형성된 유리 모기판에 스크라이브 라인이 형성된 것을 도시한 평면도.

도 2는 도 1의 원내 확대도.

도 3은 2×2 정방 행렬 방식으로 접합된 타일드 LCD 모듈을 도시한 평면도.

도 4는 도 3의 원내 확대도.

도 5는 본 발명에 의하여 LCD 글래스 절단 장치를 도시한 사시도.

도 6은 도 5의 원내 확대도.

도 7a, 도 7b, 도 7c는 본 발명에 의한 일실시예에 의하여 유리 모기판을 절단하는 것을 도시한 설명도.

도 8a,도 8b는 본 발명에 의하여 포커싱 조절이 가능한 레이저 절단 장치를 도시한 개념도.

도 9a, 도 9b, 도 9c는 본 발명에 의한 다른 실시예에 의하여 유리 모기판을 절단하는 것을 도시한 설명도.

도 10은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 설명도.

도 11은 도 10의 원내 확대 도면.

도 12a,도 12b는 도 11의 A-A' 단면도와 도 11의 B-B' 단면도.

도 13은 본 발명에 의한 대형 평판 표시 소자 제조 방법의 일실시예를 도시한 설명도.

도 14는 본 발명에 의한 복수개의 LCD 단위 글래스를 접합하는 것을 도시한 설명도.

도 15는 본 발명에 의한 대형 평판 표시 소자 제조 방법의 다른 실시예를 도시한 설명도.

도 16은 본 발명에 의한 복수개의 LCD 단위 글래스를 접합하는 것을 도시한 설명도.

도 17은 도 16의 A-A‘ 단면도.

Claims

복수개의 LCD 단위쎌이 형성된 유리 모 기판상에 형성된 스크라이브 라인에 유리 모 기판 가열 장치를 정렬시키는 단계와;

상기 유리 모 기판의 절단이 개시되는 측의 에지까지 연장된 상기 스크라이브 라인에 절단 개시 홈(groove)을 형성하는 단계와;

상기 유리 모 기판 가열 장치에 의하여 상기 유리 모 기판의 스크라이브 라인을 급속 가열하는 단계와;

상기 유리 모 기판중 급속 가열된 부분을 유리 모 기판 급속 냉각 장치에 의하여 급속 냉각시켜 상기 스크라이브 라인을 따라 상기 유리 모 기판을 절단하는 단계와;

상기 유리 모 기판이 완전히 절단되기 이전에 상기 유리 모 기판의 절단이 종료되는 측의 에지까지 연장된 상기 스크라이브 라인에 절단 마감 홈(groove)을 형성하는 단계를 포함하는 엘씨디 글래스 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 절단 개시 홈과 상기 절단 마감 홈은 상기 유리 모 기판 가열 장치의 진행 방향의 전방 위치에서 상기 유리 모 기판 가열장치에 설치된 프리 스크라이버에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 엘씨디 글래스 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 유리 모 기판을 절단하는 단계는

제1 가열 온도로 상기 유리 모 기판을 소정 깊이로 절단하는 단계와;

상기 제1 가열 온도보다 낮은 제2 가열온도로 상기 유리 모 기판을 완전히 절단하는 단계를 포함하는 엘씨디 글래스 절단 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 가열 온도와 제2 가열 온도는 상기 유리 모 기판 가열장치로부터 발생되는 레이저 빔의 포커스 조절에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 엘씨디 글래스 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 유리 모 기판을 절단하는 단계에서, 상기 유리 모 기판의 상, 하면중 상기 유리 모 기판 가열장치와 대향하는 상면에 상기 절단에 의해 형성되는 절단면의 양측 모서리를 용융시켜 라운딩시키는 엘씨디 글래스 절단 방법.
유리 모 기판에 형성된 복수개의 LCD 단위쎌들을 스크라이브 라인을 따라 레이저 빔으로 절단하여 복수개의 LCD 단위 글래스들을 형성하는 단계와;

상기 복수개의 LCD 단위 글래스들을 소정의 매트릭스 형상으로 얼라인먼트하는 단계와;

상기 LCD 단위 글래스들이 밀착된 상태에서 상기 LCD 단위 글래스와 상기 LCD 단위 글래스의 경계면을 상기 레이저 빔에 의하여 용융시켜 상호 접합시키는 단계를 포함하는 대형 평판 표시 패널의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 복수개의 LCD 단위 글래스를 형성하는 단계 이후에는 상기 LCD 단위 글래스의 측면에 에지 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 평판 표시 패널의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 LCD 단위 글래스를 형성하는 단계는,

상기 LCD 단위쎌이 복수개 형성된 상기 유리 모 기판상에 형성된 스크라이브 라인에 상기 유리 모 기판을 급속 가열시키는 유리 모 기판 가열 장치를 정렬시키는 단계와;

상기 정렬된 유리 모 기판 가열 장치에 의하여 상기 유리 모 기판의 스크라이브 라인을 급속 가열하는 단계와;

상기 유리 모 기판중 급속 가열된 부분을 유리 모 기판 급속 냉각 장치에 의하여 급속 냉각시킴으로써 상기 유리 모 기판의 상기 스크라이브 라인을 절단하여 개별 LCD 단위 글래스를 형성하는 단계를 포함하는 대형 평판 표시 소자 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 LCD 단위 글래스들을 상호 접합시키는 단계는,

상기 LCD 단위 글래스의 사이에 상기 유리 모 기판보다 용융점이 낮은 접합용 글래스를 위치시키는 단계와;

상기 접합용 글래스를 가열 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 평판 표시 패널의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 접합용 글래스는 신터드 글래스와 납 함유 글래스중 어느 하나인 대형 평판 표시 소자 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 소정의 매트릭스 형상은 1×2 행렬을 포함하는 대형 평판 표시 패널의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 소정의 매트릭스 형상은 2×2 행렬을 포함하는 대형 평판 표시 패널의 제조 방법.
이송 몸체와;

상기 이송 몸체에 설치되며 복수개의 LCD 단위쎌이 형성된 유리 모 기판을 절단하기 위하여 상기 LCD 단위쎌의 경계면에 형성된 스크라이브 라인을 급속 가열하는 유리 모 기판 가열 장치와;

상기 유리 모 기판 가열수단의 진행 방향의 후방에 설치되며 급속 가열된 상기 유리 모 기판을 급속 냉각시키기 위한 유리 모 기판 급속 냉각 장치와;

상기 유리 모 기판 가열 장치의 진행 방향을 기준으로 전방에 설치되어 상기 유리 모 기판의 단부에 절단 개시 홈과 절단 마감 홈을 형성하는 프리 스크라이버를 포함하는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제13항에 있어서, 상기 유리 모 기판 가열 장치는

레이저를 발생시키는 레이저 발진 유닛과;

상기 레이저 빔을 소정 방향으로 굴절시키는 굴절 렌즈와;

굴절된 상기 레이저 빔의 포커스를 조절하는 포커싱 렌즈군과;

상기 포커싱 렌즈군을 커버하는 포커싱 렌즈군 하우징을 포함하는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제14항에 있어서,

상기 포커싱 렌즈군 하우징과 상기 유리 모 기판의 이격 거리를 조절하기 위하여 상기 이송 몸체에 설치된 실린더와;

상기 실린더에 의하여 작동하는 실린더 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제13항에 있어서, 유리 모 기판 냉각 장치는

상기 유리 모 기판 가열 장치에 의하여 급속 가열된 상기 유리 모 기판에 순수, 냉각 오일, 액체 질소 및 액체 헬륨중 어느 하나를 공급하는 냉각 유체 공급부와;

상기 냉각 유체 공급부에 의하여 공급된 냉각 유체를 급속 가열된 상기 유리 모 기판에 분사하는 노즐을 포함하는 엘씨디 글래스 절단 방법.
제16항에 있어서, 상기 냉각 유체는 상기 노즐로부터 0.1초～0.3초 간격으로 단속적으로 분사되는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제13항에 있어서, 상기 프리 스크라이버는

상기 유리 모 기판 가열 장치의 진행방향의 전방 위치에 설치되며 상기 유리 모 기판 쪽으로 회동되는 회동축과;

상기 회동축을 회동시키는 회동장치와;

상기 회동축의 단부에 설치된 회전 톱날을 포함하는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제18항에 있어서, 상기 회동장치는 상기 유리 모 기판의 양단부의 위치를 감지하기 위하여 상기 이송 몸체에 설치된 포지션 센서에 의하여 작동되는 것을 특징으로 하는 엘씨디 글래스 절단 장치.
제19항에 있어서, 상기 포지션 센서는 상기 회동장치보다 전방에 설치된 것을 특징으로 하는 엘씨디 글래스 절단 장치.