KR100514075B1 - 레이저 빔을 이용한 기판용 및 액정표시기 패널용절단 장치 - Google Patents

Abstract

외표면과 내표면을 가지며, 외표면의 절단선에 대응하는 내표면의 대응 위치에 도전성의 배선이 형성된 유리기판을 레이저 빔을 이용하여 절단하는 절단장치를 개시한다. 레이저 빔을 이용한 절단장치는, 상기 기판의 절단선을 따라서 상기 기판의 내표면과 상기 도전층의 배선 사이에, 상기 기판의 외표면의 절단선에서 크랙이 발생될 때, 발생된 크랙을 상기 도전성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층을 개재한 기판을 절단 대상으로 하여, 상기 기판과 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 두 가지 파장 대역을 갖는 레이저 빔을 상기 절단선을 향하여 조사한다.

Description

레이저 빔을 이용한 기판용 및 액정표시기 패널용 절단 장치

본 발명은 레이저 빔을 이용한 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절단선에 배선이 형성되어 있는 유리기판 또는 합착된 액정표시기 패널을 레이저 빔을 이용하여 절단하는 절단장치에 관한 것이다.

최근 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점으로 음극선관(Cathode Ray Tube)의 대체품으로 각광을 받고 있는 액정표시기(Liquid Crystal Display, 이하 LCD로 표기함) 모듈(module)은 LCD 패널 내부에 주입된 상태로 전기 신호에 의하여 광을 통과 및 차단시키는 광 셔터 성질을 갖는 액정을 이용한 평판 표시 장치이다.

능동형 액정표시장치 중 가장 널리 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT로 표기함) 액정표시장치는 크게 TFT 기판과 TFT 기판을 마주보도록 부착되는 칼라필터 기판, 및 액정으로 구성된다. 이와 같은 FTF 기판과 칼라필터 기판은, 예를 들어, 약 6 장의 LCD 단위쎌이 동시에 형성 가능한 두 장의 대형 유리 모 기판에 각각의 구성요소들이 형성된다.

TFT 기판용 유리 모 기판에는 복수의 게이트 라인들과, 게이트 라인들과 서로 수직 교차되도록 형성된 복수개의 데이터 라인들과, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 각 교점에 형성된 박막트랜지스터 소자들 및 화소전극들이 형성된다.

또한, 나머지 한 장의 유리 모 기판인 칼라필터 기판에는 적, 녹, 청의 컬러필터층과 블랙 매트릭스, 및 대향전극이 형성된다. 블랙 매트릭스는, 컬러 필터층간의 빛의 혼입을 방지하는 동시에 TFT 기판의 박막 트랜지스터가 오프 상태에서 동작하는 것을 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 구성요소들이 형성된 TFT 기판과, 칼라필터 기판은 상호 얼라인먼트된 후 칼라 필터 기판과 TFT 기판 사이로 액정이 주입되기 전에 개별 LCD 단위 글래스로 절단된다.

절단을 위한 장치로는, 다이아몬드 커트를 이용하는 장치와 레이저 빔을 이용하는 장치가 있다.

다이아몬드 커트를 이용한 절단장치는, 유리 모 기판에 절단선 또는 스크라이브 라인(scribe line)이 형성되고, 스크라이브 라인을 따라서 경도가 높은 다이아몬드 커터가 지나가면서 경도가 낮은 유리 모 기판에 소정 깊이의 예비 절단 홈을 형성한다.

이후, 유리 모 기판에 미약한 충격을 인가하여 유리 모 기판의 예비 절단 홈을 따라서 합착 상태의 유리 모 기판을 단위 글라스로 분리한다. 이후 분리된 LCD 단위 글래스는 액정의 주입 과정과, 후속 조립 과정을 거쳐 LCD 패널이 제작되고, LCD 패널과 백라이트 어셈블리등이 다시 조립되어 하나의 완성된 LCD 모듈이 제작된다.

한편, 레이저 빔을 이용하는 절단장치는, 절단선 또는 스크라이브 라인을 따라서 레이저 빔을 조사하고, 레이저 빔이 조사된 절단선에 냉각제를 분사하여 절단선에 크랙을 발생시켜서 합착 상태의 유리 모 기판을 단위 글라스로 분리한다.

그러나, 다이아몬드 커트를 이용하는 절단장치와 레이저 빔을 이용하는 종래의 절단장치는, 두 매의 기판이 합착된 상태에서 각각의 내표면에 배선이 형성된 상태로 절단이 이루어지기 때문에, 유리 모 기판 자체는 원하는 절단선을 따라서 절단된 매끈한 단면이 얻어질 수 있지만, 그의 상부에 형성된 배선은 절단선을 따라 잘려지지 않는 경우가 종종 발생한다.

이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 합착 상태의 2매의 유리 모 기판을 단위 패널로 분리하기 위한 절단선을 도시한 개략적 평면도로서, C1 ~ C4는 절단선을, 참조부호 2는 상부 기판, 예를 들어 컬러필터 기판을, 참조부호 6은 하부 기판, 예를 들어 박막 트랜지스터 기판을, 참조부호 4는 박막 트랜지스터 기판(6)에 형성된 게이트 배선 또는 데이터 배선을 기판을 각각 나타낸다.

도 1과 같은 합착 상태의 액정표시기 패널은 일측 기판, 예를 들어 하부 기판(6)이 그의 절단선을 따라서 먼저 절단된다. 다음으로, 합착된 기판은 뒤집어지고, 상부기판(2)이 그의 절단선을 따라서 절단된다.

도 2a와 도 2b는 도 1의 합착 패널의 하부 기판(6)을 절단선 C1과 C4를 따라 각각 절단한 경우를 보여준다.

도 2a와 도 2b에 도시한 것처럼, 하부 유리기판(6)은 절단선 C1과 C4를 따라 정확하게 절단되었지만, 하부의 금속재의 전도성 배선(4)에는 상기한 절단선을 따라 균열이 정확하게 전파되지 않아서 전도성 배선이 절단선 외측에 남겨지거나 부족하게 되는 절단 불량이 발생한다.

이러한 불량은, 배선으로 사용되는 금속의 연성과, 기판으로 사용되는 유리와 절단선을 따라 유리기판에 부착된 배선간의 열팽창 차이에 기인하는 것으로 판단된다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 유리 모 기판 뿐만 아니라 그의 표면에 형성된 배선까지도 정확하게 절단하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 절단을 위한 기판은, 내표면과 절단선이 표시되는 외표면을 갖는다. 상기 기판의 내표면에 형성된 도전층의 배선은 그의 단부가 상기 기판의 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 지나는 위치까지 연장되어 있고, 상기 대응 절단선을 따라서, 상기 기판의 내표면과 상기 도전층의 배선 사이에는 상기 기판의 외표면의 절단선에서 크랙이 발생될 때, 발생된 크랙을 상기 도전성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층이 개재된다.

상기한 구성의 기판의 절단선을 따라서 기판 뿐만 아니라 배선까지도 매끈하게 절단하기 위하여, 레이저 빔을 이용한 절단장치는, 상기 기판과 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 두 가지 파장을 갖는 레이저 빔을 출사하는 레이저를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 절단을 위한 액정표시기 패널용 합착기판은, 내표면에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 투광성 절연기판; 상기 제 1 투광성 절연기판과 대향하는 내표면을 가지며, 상기 대향 내표면에 형성된 컬러필터층, 블랙 매트릭스 및 대향전극을 포함하는 제 2 투광성 절연기판; 및 상기 제 1, 제 2 기판은 절단선이 표시되는 외표면을 갖으며, 상기 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 따라서 상기 도전층의 배선과 상기 내표면 사이에 개재되며, 발생된 크랙을 상기 전도성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층을 포함한다.

상기한 구성의 액정표시기 패널용 합착기판의 절단선을 따라서 기판 뿐만 아니라 배선까지도 매끈하게 절단하기 위하여, 레이저 빔을 이용한 절단장치는, 상기 기판과 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 두 가지 파장을 갖는 레이저 빔을 출사하는 레이저를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 레이저 빔을 이용한 절단대상물의 절단방법은, 먼저, 절단선을 따라 내표면에 전도성의 배선이 형성된 절단대상용 기판이 준비된다. 절단대상용 기판으로는, 단일 투광성 절연기판의 내표면에 절단선을 따라 전도성 배선이 형성되고, 상기 절단선을 따라 상기 투광성 절연기판의 내표면과 상기 전도성 배선 사이에, 낮은 인성을 가지며, 크랙의 전파특성이 우수한 버퍼층이 개재된 것이 선택적으로 사용된다. 또한, 절단대상용 기판으로는, 내표면에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 투광성 절연기판; 및 상기 제 1 투광성 절연기판과 대향하는 내표면을 가지며, 상기 대향 내표면에 형성된 컬러필터층, 블랙 매트릭스 및 대향전극을 포함하는 제 2 투광성 절연기판을 포함하고, 상기 제 1, 제 2 기판은, 절단선이 표시되는 외표면을 갖으며, 상기 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 따라서 상기 도전층의 배선과 상기 내표면 사이에 개재되며, 발생된 크랙을 상기 전도성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판의 내표면이 서로 대향하도록 합착된, 합착상태의 액정표시기 패널이 될 수 있다.

다음으로, 상기 기판의 절단선을 따라 상기 기판에 크랙을 발생시키기 위한 제 1 파장대역을 갖는 레이저 빔과, 상기 기판의 절단선과 대응하는 대응 절단선을 따라 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 제 2 파장대역을 갖는 제 2 레이저 빔을 선택적으로 조사하여 상기 액정표시기 패널의 일측 기판을 절단하고, 다음으로, 타측 기판의 외표면으로부터 제 1 파장대역을 갖는 레이저 빔과, 상기 기판의 절단선과 대응하는 대응 절단선을 따라 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 제 2 파장대역을 갖는 제 2 레이저 빔을 선택적으로 조사하여, 합착 상태의 액정표시기 패널을 절단한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참조하는 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절단대상용 기판을 도시한 부분 단면도이고, 도 4는 도 3의 기판을 절단하는데 사용되는 레이저 빔을 이용한 절단장치의 개략적 사시도이다.

도 3을 참조하면, 절단대상용 기판(30)으로는, 내표면(32a)에 도전성 배선, 예를 들어 높은 인성을 갖는 알루미늄과 같은 배선(36)이 형성되어 있고, 배선(36)의 단부가 절단선을 지나서 연장된 유리기판(32)이다. 유리기판(32)의 절단선은 참조부호 CL로 표시된다. 절단방향은 기판(32)의 외표면(32b)으로부터 내표면(32a)을 지나서 하부의 전도성 배선(36)에 이른다.

절단선(CL)을 따라서, 기판(32)과 전도성 배선(36) 사이에는 낮은 인성을 갖는 버퍼층(34)이 개재된다. 버퍼층(34)은 자체에서 크랙이 발생될 때, 하부의 배선(36)의 직하방향으로 발생된 크랙을 전파한다.

도 4를 참조하면, 절단장치는, 두 가지 파장 대역, 예를 들어 ω1, ω2의 파장을 갖는 빔을 조사하는 제 1, 제 2 레이저(42, 44)와, 제 1, 제 2 레이저(42, 44)의 이동방향의 후단에 설치되어, 제 1, 제 2 레이저(42, 44)에 의하여 레이저 빔이 조사된 절단선(CL)에 냉각제를 산포하는 냉각제 산포 유닛(44)과, 제 1, 제 2 레이저(42, 44) 및 냉각제 산포 유닛(46)이 장착되고, 장착된 레이저(42, 44) 및 냉각제 산포 유닛(46)을 절단선(CL)을 따라서 수평 이동시키는 이동수단(48)를 포함한다.

여기서, ω1을 파장을 갖는 제 1 레이저(42)에서 출력된 레이저 빔(이하, 제 1 레이저 빔이라고 언급함)은 도 3의 유리기판(32)에 크랙을 발생시키기 위한 것이고, ω2의 파장을 갖는 제 2 레이저(44)에서 출력된 레이저 빔(이하, 제 2 레이저 빔이라고 언급함)은 도 3의 버퍼층(34)에 크랙을 발생시키기 위한 것이다.

상기한 레이저로는, 발진 파장(λ)이 10.6㎛ 이고 50∼250(W) 정도의 고출력을 갖는 야그 레이저, CO₂ 레이저, 갈륨비소를 이용한 반도체 레이저, 루비 레이저 등이 있다.

도시하지는 않았지만, 레이저는, 레이저 빔을 발진시키는 레이저 발진 유닛과, 레이저 발진 유닛으로부터 발진된 레이저 빔의 주사 방향을 굴절시키는 굴절 렌즈와, 굴절된 레이저 빔의 포커스를 조정하여 레이저 빔의 세기를 조절하는 포커싱 렌즈군과, 레이저 빔의 초점 거리를 변경시키기 위하여 이동 가능한 포커싱 렌즈군 하우징을 포함한다.

냉각제 산포 유닛(46)은 레이저(42, 44)의 진행방향을 기준으로 제 2 레이저(44)의 후면에 설치되며, 냉각 유체가 저장된 냉각 유체 저장부(46a)와, 냉각 유체 저장부(46a)로부터 공급받은 냉각 유체를 급속 가열된 유리 모 기판(32)으로 분사하는 분사 노즐(46b)을 포함한다.

여기서, 냉각 유체로는 순수, 냉각 오일, 액체 질소 및 액체 헬륨을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나가 사용된다.

냉각제는 분사 노즐(46b)로부터 0.1초∼0.3초 간격으로 급속 가열된 절단선을 향하여 유리 모 기판(100)으로 분사된다.

도 4의 절단 장치(40)를 사용하여 도 3의 절단대상용 기판(30)을 절단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 절단선(CL)이 형성된 절단대상용 기판(30)을 외표면(32b)이 상측 방향을 향하도록 설비측 고정 플레이트(미도시)에 고정시킨 후, 기판(32)의 절단선(CL)에 레이저(42)의 빔 취출구를 정확히 정렬시킨다.

이후, 제 1 레이저(42)로부터 출사된 ω1파장의 제 1 레이저 빔은 굴절 렌즈로 조사된 후 굴절 렌즈에 의하여 일정 각도로 굴절되면서 포커싱 렌즈군 하우징으로 입사되고, 포커싱 렌즈군을 통과하면서 빔 단부의 직경이 수 ㎛ 정도가 되도록 절단선에 집속된다.

집속된 레이저 빔은 이송 수단(48)의 전진에 의하여 유리기판(32)의 절단선(CL)을 따라서 유리 모 기판(32)에 조사되기 시작한다.

이때, 레이저 빔이 조사된 유리기판(32)의 절단선 부분은 제 1 레이저 빔의 고에너지에 의하여 급속 가열되면서 국부적인 열팽창과 함께 높은 응력 집중이 발생된다.

이와 같이 높은 응력집중 부분에 제 1 레이저(42)를 뒤따르는 냉각제 산포 유닛(46)의 노즐(46b)로부터 유리기판(32)의 가열 부분의 온도에 비하여 매우 낮은 저온의 유체가 0.1초∼0.3초 간격으로 단속적으로 공급되면서 급속 가열된 유리기판(32)을 급속 냉각시킨다.

급속 냉각으로부터, 유리기판(32)의 절단선(CL) 부분에는 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

발생된 열응력의 크기가 유리 분자와 분자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 비정질 유리 분자 구조는 깨지게 되고, 분자 구조가 깨짐에 따라서 유리기판(32)의 표면에는 크랙(Crack)이 생성된다.

이때, 크랙의 생성 및 크랙 진행 방향은 레이저 빔의 주사 방향과 동일하다. 즉, 유리기판(32)의 내, 외표면에 대하여 수직 방향으로 진행되므로 유리기판(32)은 한번에 완전하게 절단된다.

한편, 제 1 레이저(42)와 동일 선상에서 제 1 레이저(42)의 이동방향의 후단에 설치된 제 2 레이저(44)는 제 1 레이저(42)의 제 1 레이저 빔 출사와 동시에 제 2 레이저 빔을 출사한다. 제 2 레이저(44)로부터 출사된, ω2의 파장을 갖는 제 2 레이저 빔은, 유리기판(32)에는 응력을 집중시키지 않고 하부의 버퍼층(34)에 높은 응력을 집중시킨다.

버퍼층(34)의 응력집중부분 역시 전단에서 언급한 냉각제 산포 유닛(46)의 노즐(46b)로부터 공급된 냉각 유체에 의하여 급속 냉각된다.

급속 냉각으로부터, 유리기판(32)의 절단선의 직하방에 위치한 버퍼층(34)의 대응 절단선 부분에는 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

버퍼층(34)이 금속재이고, 발생된 열응력의 크기가 버퍼층(34)의 금속원자와 금속원자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우, 버퍼층(34)의 결정 구조는 깨지게 되고, 버퍼층(34)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 생성된 크랙은 하부의 전도성 배선(36)층에 직하방으로 크랙을 전파시키게 되고, 결과적으로 전도성 배선은 유리기판(32)의 절단선과 동일하게 절단된다.

한편, 상기한 실시예에서는, 서로 다른 파장을 갖는 두 개의 레이저가 설치된 경우를 보이고 설명하였지만, 두 가지 다른 파장의 레이저 빔을 조사할 수 있는 하나의 레이저를 이용하여도 본 발명은 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기한 실시예에서는, 유리기판에 균열을 발생시키기 위한 제 1 레이저 빔이 먼저 조사되고, 버퍼층에 균열을 발생시키기 위한 제 2 레이저 빔이 조사되는 예를 보이고 설명하였지만, 그 역으로, 제 2 레이저 빔이 먼저 조사되고, 다음으로 제 1 레이저 빔이 조사되는 장치의 사용도 가능하다.

아울러, 상기한 실시예에서 적용된 유리기판 외에도 석영기판이 적용되는 경우에도 본 발명의 절단장치는 동일한 효과를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로서, 화소전극으로 인가되는 신호를 스위칭하기 위한 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터가 사용되는 능동형 액정표시장치의 컬러필터 기판(50)을 도시한 사시도이고, 도 6은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT로 언급함) 기판(60)을 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면, 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 필터층(54)이 유리기판(52)의 내표면(52a)에 형성된 컬러 필터 기판(50)이 절단대상물로 제공된다. 도시되지는 않았지만, 컬러 필터 기판(50)의 컬러 필터층(54)의 상부에는 대향전극이 배치된다.

대향전극은 절단선(56)을 따라서도 존재하므로, 전단에서 언급한 것처럼, 대향전극이 정확하게 절단되지 않는 상황이 발생될 수 있다. 그러므로, 절단선(56)을 따라서 소정 폭을 갖는 버퍼층(58)이 유리기판(52)의 내표면(52a)과 대향전극 사이에 배치된다.

버퍼층(58)은 전단에서 언급한 것과 마찬가지로 낮은 인성을 갖는 금속재로 이루어지고, 바람직하게는, 적, 녹, 청의 컬러 필터층(54)간의 광 혼입을 방지하기 위하여 컬러 필터층 사이에 형성되는 블랙 매트릭스층(미도시)과 동일 물질로 동일 공정단계에서 형성된다. 본 실시예에서, 블랙 매트릭스층과 버퍼층(58)은 크롬(Cr)으로 형성된다.

도 6을 참조하면, 게이트 배선(64), 소오스 배선(66), 화소전극(68), 및 박막 트랜지스터(70)가 유리기판(62)의 내표면(62a)에 형성된 TFT 기판(60)이 제공된다.

TFT 기판(60)의 게이트 배선(64) 및 소오스 배선(66)이, 도 6에 도시한 것처럼, 절단선(74)까지 연장되어 있는 경우에는, 전단에서 언급한 것과 마찬가지로, 절단 불량이 발생될 수 있다. 그러므로, 절단선(74)을 따라서 낮은 인성을 갖는 버퍼층(72)이 배선의 연장부분과 유리기판(62)의 내표면(62a) 사이에 형성된다.

액정표시기의 절단공정은 TFT기판과 컬러 필터 기판의 합착후, 액정의 주입전에 이루어지므로, 여기서는 합착 상태에서의 절단과정을 예를 들어 설명한다. 아울러, 현재의 실시예에서 컬러 필터 기판(50)과 TFT 기판(60)에 각각 형성된 버퍼층(58, 72)은 컬러 필터 기판(50)에 형성되는 블랙 매트릭스의 재질과 동일한 크롬으로 형성된다.

합착된 일측 기판, 예를 들어, 컬러 필터 기판(50)의 내표면(52a)과 대향하는 외표면의 절단선을 따라 도 4에 도시한 레이저를 이용하여 레이저 빔을 조사한다.

여기서, 사용된 두 개의 레이저는 두 개의 파장, 예를 들어 ω3와 ω4의 파장을 갖는 레이저로서, ω3의 파장을 갖는 레이저 빔(이하, 제 1 레이저 빔이라고 언급함)은 유리기판(52)에 크랙을 발생시키기 위한 것이고, ω4의 파장을 갖는 레이저 빔(이하, 제 2 레이저 빔이라고 언급함)은 버퍼층(58)에 크랙을 발생시키기 위한 것이다.

먼저, 제 1 레이저(42)로부터 출사된 ω3 파장의 제 1 레이저 빔은 컬러필터 기판(50)의 외표면에 형성된 절단선에 집속되어, 유리기판에 집중적으로 흡수된다. 제 1 레이저(42)를 뒤따르던 제 2 레이저(44)로부터 출사된 ω4 파장의 제 2 레이저 빔은 컬러필터 기판을 투과하여 그 하부의 버퍼층(58)에 집중적으로 흡수된다.

조사된 제 1, 제 2 레이저 빔을 선택적으로 흡수한 유리기판(52)과 버퍼층(58)은 급속 가열되면서 국부적인 열팽창과 함께 높은 응력이 집중된다.

이와 같이 높은 응력집중 부분에 제 2 레이저(44)를 뒤따르는 냉각제 산포 유닛(46)의 노즐(46b)로부터 유리기판(52)의 가열 부분 온도에 비하여 매우 낮은 저온의 유체가 0.1초∼0.3초 간격으로 단속적으로 공급되면서 급속 가열된 유리 모 기판(52)과 그 하부의 버퍼층(58)을 급속 냉각시킨다.

급속 냉각으로부터, 유리기판(52)의 절단선 부분과 버퍼층(58)의 대응 절단선 부분에는 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

발생된 열응력의 크기가 유리 분자와 분자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 비정질 유리 분자 구조는 깨지게 되고, 분자 구조가 깨짐에 따라서 유리 모 기판(52)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 크랙의 생성 및 크랙 진행 방향은 레이저 빔의 주사 방향과 동일하다. 즉, 유리기판(52)의 내표면(52a)에 대하여 수직 방향으로 진행됨으로 유리기판(52)은 완전하게 절단된다.

한편, 급속냉각으로부터 버퍼층(58)의 응력집중부분 역시, 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

발생된 열응력의 크기가 버퍼층(58)의 크롬 원자와 크롬 원자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 버퍼층(58)의 결정 구조는 깨지게 되고, 버퍼층(58)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 생성된 크랙은 하부의 대향전극층에 직하방으로 크랙을 전파시키게 되고, 결과적으로 가장자리의 대향전극은 유리기판(52)의 절단선과 마찬가지로 매끈하게 절단된다.

상기한 방법에 의하여 컬러필터 기판(50)의 절단이 완료되면, 합착된 기판을 뒤집어서 TFT기판(60)을 동일한 방법으로 절단한다.

즉, 유리기판(62)의 내표면(62a)과 대향하는 외표면의 절단선을 따라 도 4에 도시한 레이저를 이용하여 레이저 빔을 조사한다.

여기서, 사용된 두 개의 레이저는 두 개의 파장, 컬러 필터 기판(50)의 유리기판(52)과 버퍼층(58)을 절단하기 위하여 사용된 파장과 동일한 파장, 즉 ω3와 ω4의 파장을 갖는 레이저로서, ω3의 파장을 갖는 레이저 빔(이하, 제 1 레이저 빔이라고 언급함)은 유리기판(62)에 크랙을 발생시키기 위한 것이고, ω4의 파장을 갖는 레이저 빔(이하, 제 2 레이저 빔이라고 언급함)은 버퍼층(72)에 크랙을 발생시키기 위한 것이다.

먼저, 제 1 레이저(42)로부터 출사된 ω3 파장의 제 1 레이저 빔은 TFT 기판(60)의 외표면에 형성된 절단선에 집속되어, 유리기판(62)에 집중적으로 흡수된다. 제 1 레이저(42)를 뒤따르던 제 2 레이저(44)로부터 출사된 ω4 파장의 제 2 레이저 빔은 유리기판(62)을 투과하여 그 하부의 버퍼층(72)에 집중적으로 흡수된다.

조사된 제 1, 제 2 레이저 빔을 선택적으로 흡수한 유리기판(62)과 버퍼층(72)은 급속 가열되면서 국부적인 열팽창과 함께 높은 응력이 집중된다.

이와 같이 높은 응력집중 부분에 제 2 레이저(44)를 뒤따르는 냉각제 산포 유닛(46)의 노즐(46b)로부터 유리기판(62)의 가열 부분 온도에 비하여 매우 낮은 저온의 유체가 0.1초∼0.3초 간격으로 단속적으로 공급되면서 급속 가열된 유리 모 기판(62)과 그 하부의 버퍼층(72)을 급속 냉각시킨다.

급속 냉각으로부터, 유리기판(62)의 절단선 부분과 버퍼층(72)의 대응 절단선 부분에는 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

발생된 열응력의 크기가 유리 분자와 분자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 비정질 유리 분자 구조는 깨지게 되고, 분자 구조가 깨짐에 따라서 유리기판(62)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 크랙의 생성 및 크랙 진행 방향은 레이저 빔의 주사 방향과 동일하다. 즉, 유리기판(62)의 내표면(62a)에 대하여 수직 방향으로 진행됨으로 유리기판(62)은 완전하게 절단된다.

한편, 급속냉각으로부터 버퍼층(72)의 응력집중부분 역시, 열 팽창, 열 수축이 발생하면서 높은 열응력이 발생된다.

발생된 열응력의 크기가 버퍼층(72)의 크롬 원자와 크롬 원자를 결합시키는 결합력보다 커질 경우 버퍼층(72)의 결정 구조는 깨지게 되고, 버퍼층(72)의 표면에는 크랙이 생성된다.

이때, 생성된 크랙은 하부의 대향전극층에 직하방으로 크랙을 전파시키게 되고, 결과적으로 가장자리의 대향전극은 유리기판(62)의 절단선과 마찬가지로 매끈하게 절단된다.

현재의 실시예에서 사용된 컬러필터 기판(50)과 TFT 기판(60)은 동일 재질의 유리기판이고, 버퍼층 또한 동일 재질이므로, 컬러필터기판의 절단을 위하여 사용된 제 1 레이저와 제 2 레이저는 TFT기판의 절단동안에도 다른 파장의 레이저로 교체할 필요없이 동일하게 사용될 수 있다.

한편, 컬러 필터 기판의 대향전극의 재료 및 TFT 기판의 배선 재료에 따라서 두 기판의 버퍼층의 재질은 서로 달라질 수도 있다. 이런 경우에 있어서, 컬러 필터기판을 먼저 절단하고, TFT 기판을 나중에 절단할 때, TFT 기판의 버퍼층이 매끈하게 절단되지 않는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 4의 절단장치에는, 레이저의 이동방향을 따라서, 제 3 의 파장을 갖는 레이저를 추가로 설치하는 것이 가능하다.

아울러, 상기한 실시예에서는 단위 패널 사이즈에 대응하는 크기를 갖는 기판을 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 절단장치는, 공정의 효율을 높이기 위하여 적어도 두 개의 단위 패널의 면적을 합한 면적에 대응하는 면적을 가진 모 유리기판에 적용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 절단선의 표면에 도전성의 배선이 형성된 유리기판이나 합착된 액정표시기 패널을 레이저로 절단할 때, 도전성의 배선과 유리기판의 표면 사이에 낮은 인성을 가지며, 크랙 전파성이 높은 버퍼층을 개재하고, 기판과 버퍼층에서 흡수율이 높은 두 가지 파장을 갖는 레이저 빔을 조사하여 절단하므로써, 전도성 배선까지도 매끈하게 절단할 수 있다.

여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 통상의 지식을 가진 자에 의하여 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 이하 특허청구범위는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 한 그러한 모든 변형과 변경을 포함하는 것으로 간주된다.

도 1은 합착된 액정표시기 패널의 개략적 평면도.

도 2a는 도 1의 절단선 C1을 따라 절단된 액정표시기 패널의 부분 단면도.

도 2b는 도 1의 절단선 C3를 따라 절단된 액정표시기 패널의 부분 단면도.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 절단 대상용 기판의 부분 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔을 이용한 절단장치의 사시도.

도 5는 도 4의 절단장치에 의하여 절단될 액정표시기 패널의 컬러 필터용 기판의 내표면을 개략적으로 도시한 사시도.

도 6은 도 4의 절단장치에 의하여 절단될 액정표시기 패널의 박막 트랜지스터용 기판의 내표면을 개략적으로 도시한 사시도.

Claims (20)

1. 내표면과 절단선이 표시되는 외표면을 갖는 기판, 상기 기판의 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 따라서 상기 기판의 내표면에 형성된 도전층의 배선과, 상기 절단선을 따라서 상기 기판의 내표면과 상기 도전층의 배선 사이에 개재된 버퍼층을 포함하며, 상기 버퍼층은 상기 기판의 외표면의 절단선에서 크랙이 발생될 때, 발생된 크랙이 상기 도전성 배선의 수직 하방으로 전파되는 기판을 레이저로 절단하기 위한 절단장치로서,

   상기 기판과 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 두 가지 파장 대역을 갖는 레이저 빔을 출사하는 레이저와, 상기 레이저를 상기 절단선을 따라 이동시키기 위한 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저의 이동방향의 후단에서, 상기 이동수단에 설치되고, 상기 레이저로부터 레이저 빔이 조사된 부분을 냉각하는 냉각수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 상기 투광성 절연기판에 크랙을 발생시키는 파장 대역을 갖는 제 1 레이저 빔과, 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키는 파장 대역을 갖는 제 2 레이저 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 상기 투광성 절연기판에 크랙을 발생시키는 파장 대역을 갖는 제 1 레이저 빔을 조사하는 제 1 레이저와, 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키는 파장 대역을 갖는 제 2 레이저 빔을 조사하는 제 2 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 레이저와 상기 제 2 레이저는 상기 절단선을 따라 동일 방향으로 이동하고, 상기 제 1 레이저는 이동방향의 전단에 위치하며, 상기 제 2 레이저는 상기 이동방향의 후단에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 레이저와 상기 제 2 레이저는 상기 절단선을 따라 동일 방향으로 이동하고, 상기 제 1 레이저는 이동방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 레이저는 상기 이동방향의 전단에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
7. 내표면에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 투광성 절연기판; 및

   상기 제 1 투광성 절연기판과 대향하는 내표면을 가지며, 상기 대향 내표면에 형성된 컬러필터층, 블랙 매트릭스 및 대향전극을 포함하는 제 2 투광성 절연기판; 및

   상기 제 1, 제 2 기판 중 적어도 어느 하나의 선택된 기판은, 절단선이 표시되는 외표면을 갖으며, 상기 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 따라서 상기 도전층의 배선과 상기 내표면 사이에 개재되며, 발생된 크랙을 상기 전도성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판의 내표면이 서로 대향하도록 합착된 액정표시기 패널을 상기 절단선을 따라 레이저 빔을 조사하여 절단하는 절단장치로서,

   상기 기판과 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 출사하는 레이저와, 상기 레이저가 설치되고, 상기 레이저를 상기 절단선을 따라 이송시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저의 이동방향의 후단에서, 상기 이동수단에 설치되고, 상기 레이저로부터 레이저 빔이 조사된 부분을 냉각하는 냉각수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 기판용 절단장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저는 상기 투광성 절연기판에 크랙을 발생시키는 파장을 갖는 제 1 레이저 빔과, 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키는 파장을 갖는 제 2 레이저 빔을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저는 상기 투광성 절연기판에 크랙을 발생시키는 파장을 갖는 제 1 레이저 빔을 조사하는 제 1 레이저와, 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키는 파장을 갖는 제 2 레이저 빔을 조사하는 제 2 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 레이저와 상기 제 2 레이저는 상기 절단선을 따라 동일 방향으로 이동하고, 상기 제 1 레이저는 이동방향의 전단에 위치하며, 상기 제 2 레이저는 상기 이동방향의 후단에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 레이저와 상기 제 2 레이저는 상기 절단선을 따라 동일 방향으로 이동하고, 상기 제 1 레이저는 이동방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 레이저는 상기 이동방향의 전단에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판은, 적어도 두 개의 단위 패널의 면적을 합한 면적에 대응하는 면적을 가진 모 유리기판인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
14. 제 7 항에 있어서, 상기 배선은 게이트 버스 라인 및 데이터 버스 라인인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
15. 제 7 항에 있어서, 상기 버퍼층은, 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판 중 선택된 하나의 기판의 외표면에 형성된 절단선에 대응하는 대응 절단선을 따라 상기 선택 기판의 내표면에 형성되고, 소정 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
16. 제 8 항에 있어서, 상기 버퍼층은, 상기 절단선에 대응하는 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판의 내표면의 대응 절단선을 따라 형성되고, 소정 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 절단장치.
17. 내표면에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 배선 및 화소전극을 포함하는 제 1 투광성 절연기판; 및 상기 제 1 투광성 절연기판과 대향하는 내표면을 가지며, 상기 대향 내표면에 형성된 컬러필터층, 블랙 매트릭스 및 대향전극을 포함하는 제 2 투광성 절연기판을 포함하고,

    상기 제 1, 제 2 기판 중 적어도 어느 하나의 선택된 기판은, 절단선이 표시되는 외표면을 갖으며, 상기 외표면의 절단선과 대응하는 상기 내표면의 대응 절단선을 따라서 상기 도전층의 배선과 상기 내표면 사이에 개재되며, 발생된 크랙을 상기 전도성 배선의 수직 하방으로 전파하는 버퍼층을 포함하며, 상기 제 1, 제 2 투광성 절연기판의 내표면이 서로 대향하도록 합착된 액정표시기 패널을 제공하는 단계; 및

    상기 선택 기판의 절단선을 따라 상기 기판에 크랙을 발생시키기 위한 제 1 파장대역을 갖는 레이저 빔과, 상기 기판의 절단선과 대응하는 대응 절단선을 따라 상기 버퍼층에 크랙을 발생시키기 위한 제 2 파장대역을 갖는 제 2 레이저 빔을 선택적으로 조사하여 상기 액정표시기 패널을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 액정표시기 패널의 절단방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 버퍼층은 상기 블랙 매트릭스 층과 동일 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 액정표시기 패널의 절단방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 버퍼층은 상기 제 2 투광성 절연기판의 내표면에 형성된 제 1 버퍼층과, 상기 제 2 투광성 절연기판의 내표면에 대향하는 상기 제 1 투광성 절연기판의 내표면의 대응 위치에 형성된 제 2 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 액정표시기 패널의 절단방법.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 액정표시기 패널은 상기 제 1, 제 2 기판의 합착후, 액정을 주입하기 전의 상태에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 액정표시기 패널의 절단방법.