KR20080074457A - 배기팁 접합 방법 - Google Patents

Abstract

기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 일면에 배기팁을 접촉시키는 단계, 상기 기판의 다른 면에 배기팁이 접촉된 부위를 국부적으로 가열하는 단계를 포함하는 배기팁 접합 방법을 제공한다. 국부적인 가열에 의하여 기판을 국부적으로 천공함과 동시에 배기팁을 천공된 영역에 접합 부재의 사용 없이 융착시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 기판의 천공과 배기팁 부착이 하나의 공정으로 가능하며, 기판 재료와 이질적인 접합 부재를 사용하지 않아 제조 비용을 절감할 수 있고, 천공 과정에서 야기될 수 있는 미세 크랙의 발생을 제거할 수 있다.

면광원, 배기팁, 국부적 가열, 천공

Description

배기팁 접합 방법{JOINING METHOD FOR VACUUM TIP}

도 1은 기판에 접합되는 배기팁을 보인 모식도.

도 2는 접합 부재를 이용한 배기팁과 기판의 접합을 보인 모식도.

도 3은 면광원 장치의 일례를 보인 사시도.

도 4는 도 3의 X-X'선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 배기팁 접합 방법을 도시한 공정도.

도 6은 배기팁이 접합되는 평판 기판을 보인 단면도.

도 7은 배기팁을 기판에 접촉시킨 단면도.

도 8은 기판을 국부적으로 가열하는 과정을 보인 모식적 단면도.

도 9는 국부적 가열에 의해 부분적으로 천공된 기판을 보인 확대도.

도 10은 기판에 일체적으로 접합된 배기팁을 보인 단면도.

도 11은 도 10의 확대도.

도 12는 가열과 가압을 동시에 수행하는 가열원을 보인 모식적 단면도.

도 13은 원통형 배기팁을 기판에 접촉시킨 단면도.

도 14는 국부적 가열에 의해 부분적으로 천공된 기판을 보인 확대도.

도 15는 기판에 일체적으로 접합된 배기팁을 보인 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

114: 기판 116: 배기공

170: 배기팁 200: 가열원

본 발명은 배기팁 접합 방법에 관한 것으로, 기판에 천공과 배기팁의 접합을 동시에 수행할 수 있는 방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치는 음극선관(cathode ray tube; CRT)등에 비하여 부피가 매우 작고 무게가 가벼운 장점을 갖고, 이 결과 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 텔레비젼(liquid crystal television receiver) 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.

액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어부 및 액정에 광을 공급하는 후면 광원을 포함한다. 액정 제어부는 제1 기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제2 기판에 배치된 공통전극(common electrode) 및 화소전극과 공통전극의 사이에 개재된 액정을 포함한다. 화소전극은 해상도에 대응하여 다수개로 이루어지고, 공통전극은 화소전극과 대향하며 1개로 이루어진다. 각 화소전극에는 서로 다른 레벨을 갖는 화소전압(pixel voltage)을 인가하기 위해 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 연결되고, 공통전극에는 동일한 레벨의 레퍼런스 전 압(reference voltage)이 인가된다. 화소 전극 및 공통전극은 도전성을 갖는 투명한 물질로 이루어진다.

후면 광원에서 공급되는 빛은 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 후면 광원의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.

종래 액정표시장치의 후면 광원은 막대 형상을 갖는 냉음극선관 방식 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광 다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 후면 광원은 휘도 균일성을 증가시키기 위해 도광판(light guide panel; LGP), 확산 부재(diffusion member) 및 프리즘 시트(prism sheet) 등과 같은 광학 부재(optical member)를 필요로 한다. 이로 인해 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.

액정표시장치용 후면 광원으로서 평판 형태의 면광원 장치(flat fluorescent lamp : FFL)가 제안된 바 있다. 면광원 장치는 복수의 방전 채널이 일체적으로 형성된 광원 몸체를 포함하며, 방전 채널 내부에는 진공 상태에서 방전 가스가 주입 된다. 방전 가스 주입을 위해서는 방전 가스의 주입을 위해서는 배기 공정과 가스 주입 공정이 필요하며, 이를 위하여 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 제1기판과 제2기판을 포함하는 광원 몸체의 제2기판(114)의 일측에 배기구(116)를 형성하고, 여기에 진공 펌프 라인 연결용 배기팁(170)을 부착한다. 배기팁(117)은 통상적으로 원통형 구조물로서 몸통에 해당하는 스템부(172)와 접합 부위에 해당하는 확장부인 플레어(flare)부(174)를 포함하며, 플레어부는 기판의 배기공 보다 직경이 크게 형성된다. 일반적으로 배기팁의 플레어부와 기판의 배기공 주변에 프릿 계열의 접합 부재(180)를 매개로 하여 배기팁이 접합된다(도 4 참조).

그러나 이종의 접합 부재를 사용하는 경우 기판인 유리와의 열팽창계수 차이로 인하여 높은 수준의 잔류 응력이 접합부에서 형성되고, 잔류 응력은 후속 공정시 크랙 발생의 원인으로 작용한다. 또한 프릿 등의 접합 부재를 경화시키기 위한 고온의 열공정이 반드시 수반되어야 하는데, 이러한 열공정 동안 접합 부재의 바인더 성분인 불순물 가스가 분출되어 방전 공간의 내부 진공도를 저하시키는 원인으로 작용한다.

또한, 배기팁 부착 부위의 기판에 미리 천공을 하는 과정에서 기계적 충격에 따른 천공홀 주변에 미세한 크랙이 발생하여 기판의 국부적 강도가 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 기술적 배경하에서 안출된 것으로서, 기판의 천공과 배기팁의 접합을 동시에 구현하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 면광원 장치의 배기팁 형성시 이종 접합 부재를 사용하지 않는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 일면에 배기팁을 접촉시키는 단계, 상기 기판의 다른 면에 배기팁이 접촉된 부위를 국부적으로 가열하는 단계를 포함하는 배기팁 접합 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 국부적인 가열에 의하여 기판을 국부적으로 천공함과 동시에 배기팁을 천공된 영역에 접합 부재의 사용 없이 융착시킬 수 있다. 기판의 천공과 배기팁의 접합을 동시에 수행하기 위해서 국부적인 가열과 더불어 압력을 가하는 것이 바람직하다.

본 발명은 천공되지 않은 평판 기판에 배기팁을 밀착시킨 후 평판 기판과 배기팁이 접촉된 부위의 기판 표면에 열원을 가하여 기판을 국부적으로 녹여서 천공하면서 기판 반대면의 배기팁을 기판에 직접 융착시킨다. 따라서, 기판의 천공 공정과 배기팁 부착 공정이 하나의 공정으로 감소되며, 기판 재료인 유리와 이질적인 성질을 가지는 접합 부재를 사용하지 않아 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 기판과 배기팁이 직접 융착됨에 따라 기판의 강도를 확보할 수 있고, 천공 형성 과정에서 야기될 수 있는 미세 크랙의 발생을 제거할 수 있다.

또한, 기판에 배기팁을 접합하기 위한 이종 접합 부재를 사용하지 않기 때문에 이종 접합 부재의 경화를 위한 봉착 공정이 필요없고, 배기팁 실링 후의 고온 공정에서 접합 부재에 의한 가스 발생을 최소화하여 면광원 장치의 방전 공간의 높 은 진공압을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 의하여 대면적의 면광원 장치나 평판 디스플레이 제조 공정을 단축시켜 대량 생산에 유리하며, 완성된 제품의 내구성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 3 및 도 4에 복수의 방전 채널을 구비하는 면광원 장치(100)의 일례를 도시하였다. 상기 면광원 장치(100)는 광원 몸체(110)와, 광원 몸체(110)의 양측 가장자리 외면에 구비된 전극부(160)를 포함한다.

상기 광원 몸체(110)는 소정 간격을 두고 대향 배치된 제1기판(112) 및 제2 기판(114)을 포함한다. 다수의 격벽부(140)들이 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어, 제1기판과 제2기판 사이의 공간을 복수의 방전 채널(120)로 구획한다. 상기 방전 채널(120) 및 격벽부(140)는 예를 들어 제1기판(112)을 성형하여 형성할 수 있으며, 제1기판 대신 혹은 추가적으로 제2기판을 성형하여 형성할 수도 있을 것이다.

제1기판(112) 및 제2기판(114)의 가장자리 사이에는 밀봉 부재(130)가 배치되어 상기 방전 채널(120)들을 외부와 격리시킨다. 이와 달리, 제1기판과 제2기판을 직접 융착에 의하여 밀봉시킬 수도 있을 것이다.

상기 방전 채널(120) 내부의 방전 공간(150)에는 방전 가스가 주입된다. 방전 가스의 주입을 위하여 기판(112, 114)의 일면에 배기공을 형성하고 배기공에 배기팁을 부착하여야 한다.

본 발명에서는 기판에 배기공을 미리 형성하지 않고 배기팁 접합과 동시에 배기공을 형성하여 공정을 단순화하고 기판의 내구성을 증진시킨다. 도 5의 공정도 및 다른 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배기팁 접합 방법을 설명한다.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같은 평판 기판(114)을 준비한다. 예를 들어 면광원에서 배기팁이 접합되는 기판은 평판형 기판이 바람직하지만, 경우에 따라서는 방전 채널이 형성된 성형 기판에 배기팁을 접합할 수도 있을 것이다.

준비된 기판(114)에 배기팁(170)을 부착한다. 배기팁은 접합 부위가 다른 부분 보다 직경이 큰 나팔 모양의 플레어부를 포함한다. 반면 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 일자 형태의 원통형 배기팁도 사용 가능하다. 배기팁과 기판의 부착에는 별도의 접합 부재를 사용할 필요가 없으며, 배기공이 형성될 위치(A 부분)에서 배기팁을 기판과 접촉시키는 것만으로 충분하다.

기판과 배기팁이 접촉한 상태로 배기팁이 접촉하지 않은 기판의 표면의 배기공이 형성될 위치에 가열원을 인접시켜 기판을 국부적으로 가열한다(도 8 참조). 기판의 국부적 가열에는 예를 들어 직경이 작은 히터, 화염을 분사하는 가스 버너 등을 사용할 수 있을 것이다. 가열 온도로는 기판의 연화점 부근의 온도를 유지하며, 예를 들어 350 ~ 550℃의 범위가 적당하다. 후술하는 바와 같이 가열과 더불어 가압을 동반하는 경우 가열 온도가 너무 높지 않아도 기판의 천공이 가능하다. 가열 온도가 과도하게 높을 경우 가열 시간이 증가하면서 국부적인 가열이 어려울 수 있다.

기판을 국부적으로 가열함에 따라 배기팁과의 접촉 부위가 용융되어 미세한 구멍(116')이 형성된다(도 9 참조). 가열 시간이 경과함에 따라 구멍의 주변부(114a, 114b)가 점점 확대되고 배기팁의 상단 플레어부(174)와 만나게 된다. 국 부적 가열에 의하여 기판이 용융되면서 배기팁의 상단 플레어부에도 가열 효과가 미치게 되며, 접촉한 부위는 용융에 의하여 완전히 융착된다(도 10 참조). 도 11의 확대도에서 알 수 있는 바와 같이, 기판의 배기공(116)의 주변부와 배기팁의 상단부는 융착에 의하여 일체화된 접합부(B)를 형성한다.

이와 같이 국부적 용융에 의하여 형성된 배기공은 기판에 응력을 발생시키지 않으며, 융착에 의하여 접합된 배기팁은 기판에 불순물을 가하지 않는다. 천공 형성과 배기팁의 접합을 완료한 후에는 접합 부위의 강도 유지를 위하여 서냉 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 배기팁 접합 방법에 있어서 국부적인 가열에 의하여 천공 형성을 용이하게 하기 위해 가열과 더불어 가압을 동시에 할 수 있는 가열원을 사용하는 것이 바람직하다. 도 12는 가압과 가열이 동시에 가능한 가열원(200)을 모식적으로 도시한 것으로 하단의 가열부(210)에는 히터 등이 내장되어 가열이 가능하며, 상부로부터는 하방으로 압력을 가할 수 있어 기판의 천공 형성에 유리하다. 또한 하단의 가열부의 형상은 천공 형성과 동시에 배기팁과 기판의 융착이 자연스럽게 수행될 수 있도록 원뿔형인 것이 바람직하다.

기판의 국부적인 가열은 가스압에 의한 물리적 압력과 고열을 동시에 가하는 가스 버너를 사용할 수도 있다. 이 경우 기판의 배기공 형성에 직접적인 물리적 접촉이 없이도 압력을 가할 수 있고, 기판과 배기팁의 융착에도 유리하다.

도 13은 다른 실시예로서 일자형 원통 형상의 배기팁을 사용하여 기판에 접합하는 과정을 보인 것으로, 전술한 바와 같이 기판의 배기팁 접촉 부위의 반대면 에 국부적으로 열을 가하여 배기공을 형성하고(도 14 참조), 계속 열을 가하면 기판의 기공 부위와 배기팁의 상단이 융착하여 도 15에 도시한 바와 같이 보다 매끄러운 접합 부위(B)를 형성할 수 있다. 이 경우에도 가열과 더불어 가압을 병행하여 천공 형성과 배기팁 융착 효율을 증가시킬 수 있을 것이다.

본 발명의 배기팁 접합 방법은 대면적의 면광원 장치 제조에 적합하며, 기타 평판형 디스플레이 장치에도 용이하게 적용될 수 있을 것이다. 또한, 천공 형성과 배기팁 접합을 위한 가열 및 가압 과정을 자동화시키면 제품의 대량 생산에 매우 효과적일 것이다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분 야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 기판의 천공 공정과 배기팁 부착 공정이 하나의 공정으로 감소되며, 기판 재료인 유리와 이질적인 성질을 가지는 접합 부재를 사용하지 않아 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 기판과 배기팁이 직접 융착됨에 따라 기판의 강도를 확보할 수 있고, 천공 형성 과정에서 야기될 수 있는 미세 크랙의 발생을 제거할 수 있다. 또한, 이종의 접합 부재를 사용하지 않고 배기팁 자체의 융착을 통해 직접 기판에 접합함으로써 배기팁 실링 이 후의 고온 공정에서 열팽창계수 차이에 따른 높은 수준의 잔류 응력을 최소화할 수 있으며, 이종 접합 부재의 경화를 위한 봉착 공정이 필요없고, 배기팁 실링 후의 고온 공정에서 접합 부재에 의한 가스 발생을 최소화하여 면광원 장치의 방전 공간의 높은 진공압을 유지할 수 있다.

Claims (8)

1. 기판을 준비하는 단계,

   상기 기판의 일면에 배기팁을 접촉시키는 단계,

   상기 기판의 다른 면에 배기팁이 접촉된 부위를 국부적으로 가열하는 단계를 포함하는

   배기팁 접합 방법.
2. 제1항에 있어서, 국부적인 가열에 의하여 기판을 국부적으로 천공함과 동시에 배기팁을 천공된 영역에 융착시키는 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.
3. 제1항에 있어서, 국부적인 가열과 더불어 압력을 가하여 기판을 국부적으로 천공하는 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.
4. 제1항에 있어서, 가열 온도는 350 ~ 550℃ 인 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 배기팁의 상단은 몸통 보다 직경이 큰 플레어 형상인 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 배기팁은 일자형 원통 형상인 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.
7. 제1항에 있어서, 배기팁이 융착된 기판을 서냉하는 단계를 더 포함하는 배기팁 접합 방법.
8. 제1항에 있어서, 기판의 국부적인 가열은 가스압에 의한 물리적 압력과 고열을 동시에 가하는 것을 특징으로 하는 배기팁 접합 방법.

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