KR101261468B1 - 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 기판 접합 방법에 관한 것으로, 접합하고자 하는 제 1 유리 기판 및 제 2 유리 기판을 준비하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 상에 봉지 물질을 형성하는 단계; 접합을 위하여 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 정렬하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계; 및 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 접합하기 위하여 레이저를 조사함으로써 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 봉지 물질 및 유리 기판의 손상 없이 한 쌍의 유리 기판을 접합할 수 있는 이점이 있다.
유리 기판, 유리 프리트, 레이저

Description

유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법{The method for bonding a couple of glass plates using glass frit}
본 발명은 유리 기판 접합 방법에 관한 것으로, 특히 유리 프리트와 레이저를 이용하여 한 쌍의 유리 기판을 접합하는 방법에 관한 것이다.
종래 한 쌍의 기판을 접착하는 방법으로 기판 사이에 고분자 수지를 도포하고 가공하는 방법이 이용되었는데, 이러한 방법은 외부의 산소 및 수분 등의 침투를 막기 어려우며, 또한 내부에 삽입된 물질의 유출을 완벽하게 방지하는 것도 어렵다.
상기한 문제점을 극복하기 위하여 최근 유리 프리트(glass frit)를 이용한 기판의 접합 방법이 개발되었다. 유리 프리트를 이용하는 경우 종래 고분자 수지를 이용하는 방법에 비하여 외부로부터의 이물질의 유입 및 내부로부터의 삽입 물질의 유출을 방지함에 있어서 월등한 효과를 나타낸다.
이러한 유리 프리트를 이용한 방법은, 접합할 두 기판의 사이에 유리 프리트 를 도포하고 레이저를 조사하여 유리 프리트를 용융시키는 공정을 이용한다. 이를 도 1에 도시하였다.
그런데, 이렇게 레이저(150)를 이용하여 유리 프리트(140)를 용융시키는 경우, 레이저 조사 시에 온도의 상승으로 인하여 봉지 물질의 파괴 및 변형을 유발할 염려가 있다.
또한, 유리 기판(110, 120) 위로 레이저를 조사하는 경우, 레이저에 의한 발열로 인하여 유리 기판이 파손될 염려가 있다.
따라서, 유리 기판 및 봉지 물질의 파괴 및 변형의 염려가 없이 한 쌍의 유리 기판을 접합할 수 있는 기술이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유리 프리트와 레이저를 이용하여 한 쌍의 유리 기판을 접합함에 있어, 발열로 인한 유리 기판 및 봉지 물질의 파손 및 변형을 최소화하기 위한 유리 기판 접합 방법을 제공하는 데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법은, 접합하고자 하는 제 1 유리 기판 및 제 2 유리 기판을 준비하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 상에 봉지 물질을 형성하는 단계; 접합을 위하여 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 정렬하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계; 및 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 접합하기 위하여 레이저를 조사함으로써 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 유리 프리트를 도포하는 단계 전에, 상기 봉지 물질의 손상을 방지하기 위하여 상기 두 기판의 측면에 상기 레이저의 투과를 막는 물질을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 분말 형태의 상기 유리 프리트를 이용할 수 있다.
또한, 분말 형태의 상기 유리 프리트를 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 막대 형태로 가소결되어 있는 유리 프리트를 이용할 수 있다.
또한, 상기 유리 프리트를 도포하는 단계 전에, 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 대향면의 가장 자리를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계는, 레이저 클래딩 방법을 이용하여 상기 유리 프리트의 도포와 동시에 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계일 수 있다.
또한, 상기 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계 전에, 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 사이에 봉지 물질의 유출을 방지하기 위한 봉지재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 용융된 상기 유리 프리트와 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면을 덮는 완충재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법은, 접합하고자 하는 제 1 유리 기판 및 제 2 유리 기판을 준비하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판에의 부착을 위하여 상기 유리 프리트를 가소결하는 단계; 상기 제 1 유리 기판 상에 봉지 물질을 형성하는 단계; 접합을 위하여 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 정렬하는 단계; 및 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 접합하기 위하여 레이저를 조사함으로써 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 가소결하는 단계는, 상기 제 2 유리 기판의 측면에 가소결 되는 유리 프리트가 상기 제 1 유리 기판의 측면에 가소결되는 유리 프리트를 덮는 형태가 되도록 상기 유리 프리트를 가소결하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 용융된 상기 유리 프리트와 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면을 덮는 완충재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 봉지 물질 및 유리 기판의 손상 없이 한 쌍의 유리 기판을 접합할 수 있는 이점이 있다. 이러한, 본 발명에 의한 방법은 태양 전지, 염료 감응 태양 전지 및 OLED 소자 등의 생산에 있어 밀봉 접합에 불량률을 현저히 낮추는 데 이용될 수 있다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 및 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
상술한 바와 같이, 종래 유리 프리트와 레이저를 이용하여 한 쌍의 유리 기판을 접합하는 방법은, 유리 기판 위로 레이저를 입사함으로써 유리 기판의 파손을 유발할 염려가 있으며, 아울러 온도 상승으로 인한 봉지 물질의 파손 및 변형을 유발할 염려가 있다.
따라서, 본 발명은, 봉지 물질 및 유리 기판의 파손 및 변형 없이, 유리 프리트 및 레이저를 이용하여 한 쌍의 유리 기판을 접합하는 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법을 보여주는 개략도이다.
도 2의 (a)는, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 접합 시에 두 유리 기판을 수직으로 배열하고 유리 기판의 측면에 유리 프리트(240)를 도포한 후 레이저를 조사하여 두 기판을 접합하는 방법을 보여준다.
이 때, 레이저(250)는 도 2의 (b)에 보이는 바와 같이 유리 기판에 평행한 각도부터 수직한 각도까지 다양한 각도로 조사될 수 있다.
본 발명은 종래 두 유리 기판의 사이에 유리 프리트를 도포하고, 레이저 조사 시에 유리 기판을 관통하도록 레이저를 조사함으로써 발생하는 유리 기판의 결함을 제거할 수 있도록, 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포하고 조사되는 레이저가 유리 기판에 주는 영향을 최소화하는 방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명의 유리 기판 접합 방법을, 이하에서, 관련된 도면을 참 조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법을 보여주는 예시도이다. 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 과정에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 접합할 한 쌍의 유리 기판을 준비한다.
이후, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(210)에 봉지 물질(230)을 형성한다. 이하, 한 쌍의 유리 기판 사이에 형성되어 봉지되는 물질을 봉지 물질(230)이라 한다. 또한, 설명의 편의상 봉지 물질(230)은 한 쌍의 유리 기판 중 어느 하나에만 형성되는 것으로 가정하여 설명하나, 한 쌍의 유리 기판 모두에 형성될 수도 있다. 또한, 설명의 편의상 봉지 물질(230)이 형성될 기판을 제 1 유리 기판(210)이라 칭한다.
상기 봉지 물질(230)은 OLED 소자, 태양 전지 소자 및 염료 감응 태양 전지 소자 등을 형성하기 위한 구조물일 수 있다.
이후, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 접합을 위하여 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 정렬한다.
이후, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 사이에 봉지재(260)를 형성한다. 상기 봉지재(260)는 고분자 물질 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 봉지재(260)는 기판의 접합 과정에서 봉지 물질(230)이 누출되는 것을 방지할 수 있으며, 분말 형태의 유리 프리트(240)가 유리 기판 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 봉지재(260)의 형성 단계는 필요에 따라 생략할 수 있다.
또한, 상기 봉지재(260)는 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 정렬 이전에 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220) 중 적어도 어느 하나에 미리 도포해 둔 후, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 정렬 이후에 경화시켜 형성할 수도 있다.
이후, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 측면에 유리 프리트(240)를 도포한다. 상기 유리 프리트(240)는 분말 형태일 수 있다.
이후, 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 레이저(250)를 조사하여 상기 유리 프리트(240)를 용융시킴으로써 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 접합한다.
이후, 도 3의 (f)에 도시된 바와 같이, 용융된 유리 프리트(240)와 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 측면을 덮는 완충재(270)를 형성한다. 상기 완충재(270)는 용융된 유리 프리트(240) 및 접합된 두 유리 기판에 대한 물리적 충격을 방지할 수 있으며, 고분자 물질 등으로 형성될 수 있다.
상기 도 3의 (f)를 참조하여 설명한 완충재(270)의 형성 단계는 생략할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접 합 방법을 보여주는 예시도이다. 이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 과정에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여 설명한 실시 예와 마찬가지로, 접합할 한 쌍의 유리 기판을 준비하고, 제 1 유리 기판(210)에 봉지 물질(230)을 형성한 후, 접합을 위하여 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 정렬한다. 이를 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하였다.
이후, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 측면에 레이저의 투과를 막는 물질(235)을 도포한다. 상기 물질(235)은 이후의 단계에서 레이저 조사시에 봉지 물질(230)이 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 바람직하게, 상기 물질(235)은 유리 프리트(240)와 동일 또는 유사한 성분으로 구성한다. 본 발명에서 유리 프리트(240)는 레이저의 빛을 흡수하여 열로 변환하고 그 변환된 열에 의하여 녹게 되므로 상당량의 레이저는 유리 프리트(240)에 의하여 차단되지만, 일부 차단되지 못하고 투과된 빛을 상기 물질(235)로 차단하는 것이다.
이후, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 레이저의 투과를 막는 물질(235)을 덮도록 상기 제 1 유리 기판(210) 및 상기 제 2 유리 기판(220)의 측면에 유리 프리트(240)를 도포한다. 상기 유리 프리트(240)는 분말 형태일 수 있다.
이후, 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 레이저를 조사하여 상기 유리 프리트(240)를 용융시킴으로써 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 접합한다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 이후의 단계에서, 도 3의 (f)와 마찬가지로 용융된 유리 프리트(240)와 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 측면을 덮는 완충재(270)를 형성할 수도 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 실시 예에서, 유리 프리트(240)의 원활한 도포 및 고정을 위하여 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 대향면의 가장 자리를 식각할 수 있다. 이를 도 5에 도시하였다.
상기 식각은, 봉지 물질(230) 형성 전에 하는 것이 바람직하지만, 봉지 물질(230) 형성 후에 할 수도 있다.
한편, 도 3을 참조하여 설명한 실시 예에서, 분말 형태의 유리 프리트(240)를 이용하는 경우, 좀 더 견고한 접합을 위하여, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)에 도포된 유리 프리트(240)를 롤러(280)를 이용하여 압착한 후, 레이저(250)를 조사하여 용융시킴으로써 두 기판을 접합할 수 있다. 이를 도 6에 도시하였다.
한편, 도 3을 참조하여 설명한 실시 예에서, 분말 형태의 유리 프리트(240)를 도포하는 대신 미리 가소결한 막대 형태의 유리 프리트(240)를 이용할 수 있다. 이를 도 7에 도시하였다.
한편, 도 3을 참조하여 설명한 실시 예에서, 레이저 클래딩(laser cladding) 방법을 이용하여 유리 프리트(240)의 도포와 동시에 유리 프리트(240)를 용융시킴으로써 한 쌍의 유리 기판을 접합할 수도 있다. 이를 도 8에 도시하였다.
한편, 상기에서 설명한 실시 예들과 달리 한 쌍의 유리 기판의 측면에 미리 유리 프리트(240)를 가소결한 후, 봉지 물질(230)의 형성 및 기판의 접합 단계를 진행할 수도 있다. 이를 도 9에 도시하였다. 이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 접합할 두 유리 기판인 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)의 측면에 분말 형태의 유리 프리트(240)를 도포하거나, 막대 형태로 가소결된 유리 프리트(240)를 배치한다.
이후, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 또는 고온로를 이용하여 유리 프리트(240)를 가소결 함으로써 유리 프리트(240)를 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)에 부착시킨다.
이후, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(210)에 봉지 물질(230)을 형성한다.
이후, 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 접합을 위하여 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 정렬한다.
이후, 도 9의 (e)에 도시된 바와 같이, 레이저(250)를 조사하여 유리 프리 트(240)를 용융시킴으로써 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 유리 기판(220)을 접합한다.
한편, 상기에서 설명한 유리 프리트(240)의 가소결 단계에 있어서, 상기 유리 프리트(240)를 다양한 형태로 형성할 수 있는 데, 이를 도 9의 (f) 및 (g)에 도시하였다. 특히, 도 9의 (g)와 같이, 제 1 유리 기판(210)에 가소결되는 유리 프리트(240)가 제 2 유리 기판(220)에 가소결되는 유리 프리트(240)를 덮는 형태로 형성되는 경우 레이저(250) 조사 시에 발생할 수 있는 봉지 물질(230)의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 상기 도 9의 (g)와 같은 구조의 유리 프리트(240)는 막대 형태로 미리 가소결된 유리 프리트(240)를 이용한 것일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래 이용되는 유리 프리트 및 레이저를 이용한 기판 접합 방법을 설명하기 위한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 유리 프리트를 이용한 유기 기판 접합 방법을 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법을 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법을 보여주는 예시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 기판의 가장 자리를 식각한 것을 보여주는 예시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 롤러를 이용하여 유리 프리트를 압착하는 것을 보여주는 예시도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 가소결한 유리 프리트를 이용하는 방법을 보여주는 예시도,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 레이저 클래딩법을 이용하는 것을 보여주는 예시도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법을 보여주는 예시도.

Claims (10)

  1. 접합하고자 하는 제 1 유리 기판 및 제 2 유리 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 유리 기판 상에 봉지 물질을 형성하는 단계;
    접합을 위하여 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 정렬하는 단계;
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계; 및
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 접합하기 위하여 레이저를 조사함으로써 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계
    를 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유리 프리트는,
    분말 형태이거나 막대 형태인
    유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분말 형태의 유리 프리트를 압축하는 단계
    를 더 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유리 프리트를 도포하는 단계 전에,
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 대향면의 가장 자리를 식각하는 단계
    를 더 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계는,
    레이저 클래딩 방법을 이용하여 상기 유리 프리트의 도포와 동시에 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계인
    유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계 전에,
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 사이에 봉지 물질의 유출을 방지하기 위한 봉지재를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  8. 접합하고자 하는 제 1 유리 기판 및 제 2 유리 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면에 유리 프리트를 도포 또는 배치하는 단계;
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판에의 부착을 위하여 상기 유리 프리트를 가소결하는 단계;
    상기 제 1 유리 기판 상에 봉지 물질을 형성하는 단계;
    접합을 위하여 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 정렬하는 단계; 및
    상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판을 접합하기 위하여 레이저를 조사함으로써 상기 유리 프리트를 용융시키는 단계
    를 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 가소결하는 단계는,
    상기 제 2 유리 기판의 측면에 가소결되는 유리 프리트가 상기 제 1 유리 기판의 측면에 가소결되는 유리 프리트를 덮는 형태가 되도록 상기 유리 프리트를 가소결하는 단계인
    유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
  10. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    용융된 상기 유리 프리트와 상기 제 1 유리 기판 및 상기 제 2 유리 기판의 측면을 덮는 완충재를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 유리 프리트를 이용한 유리 기판 접합 방법.
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