KR950002229B1 - Lcd용 유리기판의 가압경화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

LCD용 유리기판의 가압경화 방법 및 장치

재 1 도 종래의 가압방법중 스프링을 이용하는 예를 보여주는 예시도.

제 2 도는 종래의 가압방법중 공압을 이용하는 예를 보여주는 예시도.

제 3 도는 종래의 가압방법중 기구적인 프레스기를 이용하는 예를 보여주는 예시도.

제 4 도는 본 발명인 가압경화방법중 일예를 예시한 개략도.

제 5 도는 본 발명인 가압경화방중 다른 일예를 예시한 개략도.

제 6 도는 본 발명인 가압경화방법중 구체화한 장치로서의 일예를 보여주는 종단면도.

제 7 도는 제 6 도의 VII-VII선 단면도.

제 8 도는 본 발명인 가압경화방법을 구체화한 장치로서의 다른 일예를 보여주는 종단면도.

제 9 도는 본 발명인 가압경화방법을 구체화한 장치로서 또다른 일예를 보여주는 종단면도.

제10도는 제 9도에 도시한 실시예의 변형예를 보여주는 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10.30 : 밀폐공간 11 : 개폐커버

13 : 압력용기 14 : 좌대

16 : 지그 17 : 주입구

18 : 저판 18a : 유로

20,20' : 유리기판 23 : 고정구

24 : 얇은 커버

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Displar)에 있어서 핵심구성요소인 유리기판내부에 고른 간극(Cell Gap)을 형성하기 위한 가압경화방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 L.C.D 패널의 제조 과정을 가스켓역할을 수행하게되는 열경화성 수지를 프린트한 유리기판 2장을 겹쳐놓고 가열 및 가압하여 내부에 고른 간극(Cell Gap)을 형성하게 된다.

이때 가열방식과 가압방식에 따라 유리기판 내부에 형성되는 간극의 균일성 내지 정교성에 영향을 끼칠수 있는데, 이러한 미세한 간극의 변화에 의해서도 광도차의 변화를 초래하게되어 파장선택성이 달라져 색변화를 가져오게되며 액정의 응답속도가 부분적으로 차이를 발생시켜 전기광학적 특성에도 치명적인 손상을 끼치게 된다.

그리하여 종래에도 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 유리기판 내부에 균일한 간극을 형성하고자 다양한 방식의 가열 및 가압방식을 채택하고 있는데 그들은 다음과 같다.

가열방식에 있어서는 강제대류 방식이나 전도방식을 채택하고 있는데 강제 대류방식은 유리기판의 주위로 열풍을 공급하는 방식으로서 이경우엔 강제대류에 의하여 유리기판에 전달된 열이 내부로 전도에 의하여 열전달이 이루어지게 되므로, 유리기판의 내부에는 불균일한 온도구배가 생기게 되고 유리기판 전체에 일정한 온도가 유지되기에는 오랜시간이 요하게되어 열변형 발생문제가 있고 가스켓의 재료로 사용되는 열경화성 수지의 특성상 열을 직접전달하는 외측부분과 전도에 의하여 열전달이 이루어지게되는 내측부분과는 그 온도차가 크기 때문에 외부에서는 이미 경화가 시작되고 있어도 내부에서는 일정시간이 경화해야만 열정화가 되어 결국 간극의 균일성확보가 어렵다는 문제가 해소될 수 없는 것이다.

전도방식은 유리기판의 상하부에 가열판(Hot Plate)를 설치하여 열을 전달시키는 방법인데 비교적 균일하게 열을 가할 수 있다는 장점이 있는 반면에 측면에서 발생되는 자연대류현상에 의하여 외부로 열이 발산되므로 균일한 간극을 얻는데엔 역시 문제가 된다.

또한 가압방식에 있어서는 스프링을 이용하는 가압방식, 공압에 의한 가압방식, 기계적인 프레스기에 의한 가압방식 등이 알려져 있다.

스프링을 이용한 가압방식은 초창기에 주로 사용하였던 방식으로 제 1 도에 도시한 바와같이 전후 양측에 설치된 스프링(1)에 축적되어 있는 탄성에너지를 이용하여 그 탄성에너지가 가압판(2)을 경유 유리기판(3)에 작용하도록 하는 방식이다.

또한 공압에 의한 가압방식은 제 2 도에 도시한 바와같이 벨로우즈(4)를 이용하여 유리기판(3)를 가압하는 방식으로서 전술한 스프링을 이용한 가압방식과 유사하다.

다음 기계적인 프레스기에 의한 가압방식은 현재 널리 이용되는 방식으로서 제 3 도에 도시된 바와같이 유압실린더를 이용하여 가압판(2)을 가압하여 유리기판(3)을 가압하는 방식이다.

그러나 전술한 제방식은 외력을 가하는 가압작동력이 일부분에 집중되므로 유리기판(3)도 집중하중을 받게되는 결과를 초래하게되고, 유리기판(3)에 외력이 작용하는 경우 탄성변형이 발생하게 되므로 간극에 의한 편차를 피할 수 없으며, 가압판(2)를 정교하게 가공한다 하더라도 유리기판(3)에 작용하는 힘은 기판전체에 균일하게 작용될 수 없고, 통상 유리기판(3)에 열을 가하게 되므로 내부에서도 온도차에 의한 열응력이 발생하게되고 유리기판(3)에 변형이 발생하여 오차의 발생이 뒤따르게 되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와같은 종래의 문제점을 해소하고자 연구개발된 것으로서, 진공상태에서는 다류열전달이 배제되고 순수한 전도에 의한 열전달이 이루어지게 된다는 원리와 밀폐공간에서는 유체압의 경우 피가압체의 전부위에 걸쳐 그 작용압력분포가 등분포를 갖게된다는 기초적인 원리에 입각하여 본 발명이 개발되었으며, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 주목적은 LCD를 이루는 유리기판을 감싸는 밀폐공간을 형성하여 진공상태를 유지시키고 가열하여 적정온도분포를 갖도록 하되, 상기 밀폐공간을 포함하는 별도의 밀폐공간에 유체에 의한 균일한 가압이 이루어지도록 함으로서 진공상태의 밀폐공간 내부에 위치한 유리기판의 내부 가스켓을 이루게 되는 열경 화성 수지가 양측 유리기판을 접합하되 그들사이 간극이 균일하게 유지될 수 있도록 한 LCD용 유리기판의 가압경화 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 LCD를 이루는 유리기판을 감싸는 밀폐공간에 진공상태를 유지시키고 이 밀폐공간을 포함하는 별도의 밀폐공간 내부에 유체에 의한 균일한 가압이 되도록 하되 가스켓을 이루게되는 수지를 자외선 경화수지로 하고 밀폐공간 내부에서 자외선 조사등을 조사하여 양측유리기판을 접합하되 유리기판사이 간극이 균일하게 유지될 수 있도록 한 LCD용 유리기판의 가압경화 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명에 대하여 살펴보기로 한다. 우선 가압방식을 살펴보면 제 4 도에 도시한 바와같이 압력용기 형태로 형성한 밀폐공간(10)의 내부에 LCD용 유리기판(20)을 내장한 별도의 밀폐공간(30)을 신축이 자유롭도록 마련하고, 밀폐공간(30)의 내부공기를 강제로 배출시켜 상기 별도의 밀폐공간(30)이 진공상태가 유지되도록 하고, 밀폐공간(10)의 내부엔 외부로부터 가압매체인 유체를 공급하여 적정압력의 가압상태를 유지시켜 상기 별도의 밀폐공간(30)이 진공상태하에서 가압되고 유리기판(20)에 균일한 압력분포로 가압이 이루어질 수 있도록 가압방법을 채택한다.

이 경우 필요시엔 제 5 도에 도시한 바와같이 밀폐공간(10)내부에 히터(40)와 급송팬(50)으로 이루어지는것과 같은 가열수단을 설치하여 가열상태에서 가압이 이루어질 수 있게 할 수 있다. 이때 유리기판(20)엔 급송팬에 의하여 순환되는 열풍에 의하여 가열이 이루어지는데 밀폐공간(30)내부가 진공 상태를 유지하게 되므로 내부에서는 공기와 같은 유체매질이 존재하지 않아 대류에 의한 열전달이 배제되고 전도 및 복사에 의한 열전달이 가능하게 된다. 그런데 일반적으로 밀폐공간(30)의 내외부 특성상 그 온도차가 1000℃ 이상이 될 수 없으므로 복사열전달 효과는 무시할 수 있으며 순수하게 전도에 의한 열전달만이 이루어지게 되고 결국 균일하게 내부로 열전달이 이루어지도록 할 수 있게 된다.

제 6 도 및 제 7 도는 본 발명인 장치의 일예를 도시한 것으로서, 이는 일측에 개폐커버(11)가 기밀유지되게 설치되고 단열재(12)가 감싸여지는 압력용기(13)의 내부에 밀폐공간(10)을 형성하고 그 내부엔 좌대(14)를 설치하고 좌대(14)의 상부엔 가열수단으로서 가열판(15)을 설치하며 가열판(15)의 상부엔 LCD용 유리기판(20)이 내장된 지그(16)를 설치하여 내부에 밀폐공간(30)이 형성되도록 이루어진다.

압력용기(13)의 일측엔 내부밀페공간(10)과 연통되는 주입구(17)가 마련된다. 가열판(15)은 통상의 형태로서 평판형으로 내부에 가열용 열매통로와 냉각용 냉매통로가 교번적으로 설치되어 가열시엔 열매통로에 열매를 통과시켜 지그(16)의 내부 유리기판(20)을 가열하게 하고 반대로, 냉각시엔 냉매통로에 냉매를 통과시켜 냉각시키게 되어 있다.

지그(16)는 저판(18)의 내부와 지그(16)의 내부에 연통되는 유로(18a)를 형성하고 유로(18a)의 끝단엔 니플(18b)을 설치하여 가요성 내부공기배출용 튜브(19)를 고정하고 가요성튜브(19)의 다른 일측은 압력용기(13)의 외부와 연결되는 연결구와 결합되며, 저판(18)의 상부외주연엔 분리가능한 고정구(23)가 설치되어지되, 저판(18)과 고정구(23)사이엔 내장되는 적층유리기판(20)의 상부를 감싸서 덮여지도록 고무재와 같이 신축이 가능한 얇은 커버(24)에 씌우되, 외주단을 끼우고 체결구로 고정구(23)와 함께 체결하여 내부가 기밀이 유지되게 이루어진다.

이때 25,26은 냉,열매 공급용 연결구를 각각 나타내고 27은 압력용기(13)의 다리를 나타낸다.

제 8 도는 제 6 도 및 제 7 도에 도시한 장치의 변형예로서 압력용기(13)내부에 가열판(15)을 설치하지 않고 밀폐공간에 히터(40)와 모터(M)에 의하여 구동되는 팬(50)을 설치하고 압력용기(13)의 내주면과 좌대(14)사이에 열풍가이더(28)를 설치하되 히터(40)로 부터 발생된 열을 팬(50)에 의하여 압력용기(13)의 내부에서 순환시키되 열풍가이더(28)을 중심으로 외주연을 거쳐 내부로 순환시킬 수 있도록 한 예를 보여준다.

즉, 지그(16)에 내장된 LCD용 유리기판(20)을 중심으로 전부위에 열풍이 통과하면서 유리기판(20)에 열전달이 이루어지도록 하는 것이다.

이때 전술한 실시예와 같이 저판(18)의 내부에 유로(18a)를 형성하고 니플(18b) 및 가요성 튜브(19)를 저부에 설치할 수 있다.

제 9 도는 본 발명인 장치의 다른 실시예를 도시한 것으로서 압력용기(13)의 내부에 좌대(14)를 설치하고, 좌대(14)의 상부엔 LCD용 유리기판(20')을 내장한 지그(16)를 설치하되, 지그(16)의 상부로서 압력용기(13)의 내부 밀폐공간(10)에 자외선등(29)을 설치하여 이루어진다.

이때 지그(16)는 전술한 바와같이 저판(18), 고정구(23) 및 얇은 커버(24)로 이루어지되, 얇은 커버(24)는 가요성 투명 쉬이트 형태의 것을 사용함이 바람직하다.

제10도는 제 9 도에 도시한 장치의 변형예로서 압력용기(13)의 내부에 좌대(14)를 설치하고 좌대(14)의 상부엔 LCD용 유리기판(20')을 내장한 지그(16)를 설치하는 점은 동일한데, 지그(16)의 하부로서 압력용기(13)의 내부에 자외선등(29)을 설치하고 지그(16)의 저판(18)엔 개공(31)을 형성하고 저판(18)과 얇은 커버(24)의 외주판 사이에 투명유리판(32)을 설치하여 그 상부에 LCD용 유리가판(20')을 내장하도록 하는 점만 상이하다.

이때 제 9 도 및 제10도에 도시한 장치에서 사용하는 LCD용 유리기판(20')은 종래와 같이 상하부 2장의 유리가판을 사용하고 가스켓 역할을 하는 수지가 사용되는데, 단 종래와 같이 열가소성 에폭시 수지가 사용되는 것이 아니라 자외선에 의하여 경화되는 자외선 경화수지를 사용하는 점만 상이하다.

다음은 전술한 바와같이 이루어지는 본 발명인 가압경화 방법 및 장치의 작용효과에 대하여 살펴보기로 한다.

즉, 본 발명에 있어서 제 4 도 및 제 5 도에 도시한 바와같은 가엽방식을 채택하는 경우엔 유리기판(20)을 내장한 상태에서 밀폐공간(30)의 내부로 부터 외부에 설치된 통상의 진공펌프에 의하여 내부공기를 외부로 배출시켜 밀폐공간(30)이 진공상태를 유지시키도록 하면 이 경우 밀폐공간(30)은 수축되게 된다.

다음 밀폐공간(10)의 내부로 외부에 설치된 통상의 컴프레서를 이용하여 공기, H₂,N₂등의 기체를 공급하여 밀폐공간(10)내부의 압력은 상승시키고 적정압력을 유지시키게 하면 밀폐공간(30)의 외부에도 동일한 압력이 작용하게 되고 격국 표면적이 가장 넓은 LCD용 유리기판(20)의 상부로부터 하부로 작용하는 압력이 가장 크게 미치게 된다. 이에 따라 종래의 스프링방식, 벨로우즈 방식 또는 기계식 프레스 방식과는 달리 LCD용 유리기판의 상부표면 전면적에 걸쳐 압력분포가 고르게 가압이 이루러질 수 있게 된다.

특히 제 5 도에 도시한 실시예에서와 같이 가열수단을 내장하여 LCD용 유리기판을 가열하여 유리기판내부에 열가소성 에폭시 수지를 가압경화하고자 하는 경우에는 비록 제 5 도에 도시한 가열수단의 경우 히터(40)와 팬(50)의 조합으로 이루어져 외측밀폐공간(10)내부에서는 강제대류에 의한 열전달이 이루어진다 하더라도 밀폐공간(30)의 내부가 진공상태를 유지하게 되고 결국 밀폐공간(30)내부엔 열전달매체가 존재하지 않아 대류현상이 발생할 수 없으므로, 순수한 전도에 의한 열전달이 이루어지게되며, 따라서 밀폐공간(30)의 내부에 균일한 열전달이 이루어지고 유리기판 내부의 열가소성 수지도 균일하게 경화되므로 유리기판에 있어서 정확한 간극이 얻어질 수 있게 된다.

또한 가열수단이 요구되는 경우에 있어서 밀폐공간(10)내부에 가압매체로 사용하게 되는 기체로서 공기, H₂N₂등은 기체의 성질상 대류열전달에서 문제시될 수 있는 경계층, 열경계층 및 열전달계수 등의 값이 압력변화에 크게 의존하지 않으므로 압력변화에 따른 열전달 방식에 고려해야만 하는 특수한 설계가 요하지 않게 된다. 따라서 밀폐공간(30)의 진공상태하에서 상기 기체를 이용가압하는 경우 균일한 가압과 함께 균일한 열전달이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

전술한 바있는 가압경화 방법을 구체화한 장치로서 제 6 도 및 제 7 도에 도시한 실시예의 경우엔 가열판(15)을 사용하게 되므로 밀폐공간(30)을 이루는 지그(16)내부에 대부분 직접 열전도에 의한 열전달 방식을 채택하게 되는데, 설사 내부밀폐공간(10)으로 전열되는 일부열이 자연대류현상을 일으킬 수 있다 하더라도 결국 밀폐공간(30)의 내부는 진공상태를 유지하게 되므로 열전달효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한 지그(16)의 저판(18)내부로 유로(18a)를 형성하여 외부로 내부공기를 배출시킬 수 있는 구조를 채택함으로서 지그(16)가 차지하는 공간을 절약할 수 있다.

제 8 도에 도시한 장치의 경우에는 밀폐공간(10)내부에 히터(40)와 팬(50)을 설치하여 강제대류방식에 의한 열전달방식을 채택하였으나 대부에 열풍가이더(28)를 설치하여 내부에서 열풍의 순환이 고르게 유지될 수 있도록 하고 이에 따라 밀폐공간(10)내부의 온도분포를 고르게 하면서 결국 진공상태를 유지하게되는 밀폐공간(30)에 내장된 유리기판(20)에도 보다 고른 열전달이 이루어질 수 있도록 하는 장점을 갖게된다.

제 9 도 및 제10도에 도시한 장치의 경우엔 가열수단이 필요없이 단지 밀폐공간(30)내부는 진공을 유지한 상태에서 밀폐공간(10)내부의 유체가압방식에 의하여 밀폐공간(30)내부의 유리기판(20')을 고르게 가압할 수 있도록 한 것으로 이는 유리기판(20')의 내부에 사용하는 자외선경화수지가 별도로 설치된 자외선등(29)에서 발산되는 자외선에 의하여 경화될 수 있으므로 전술한 제 6 도 내지 제 8 도에 도시한 장치에 비하여 보다 소형으로도 제작이 가능하다는 장점을 갖는다.

물론 밀폐공간(30)의 내부를 진공상태를 유지하지 않고 순수하게 밀폐공간(10)내부에서 작용하는 가스의 가압력에 의하여 밀폐공간(30)내부의 공기가 외부로 배출시키는 상태만 유지시켜준다면 유리기판(20')의 균일한 가압효과는 기대할 수 있겠다.

따라서 본 발명은 LCD용 유리기판을 감싸는 밀폐공간(30)은 진공상태를 유지하고 밀폐공간(30)을 감싸는 별도의 밀폐공간(10)엔 유체의 의한 가압이 이루어지도록 함으로서 균일한 가압효과와 함께 내부에 가열수단이 있는 경우에는 밀폐공간(30)내부에 균일한 열전달이 이루어져 종래와는 달리 LCD용 유리기판사이에 존재하게되는 간극에 의한 편차를 피할 수 있고 액정의 응답속도가 균일하며 그 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

또한 전술한 본 발명의 LCD의 유리기판의 가압경화방법 및 장치에 대하여 주안점을 두고 기술되었으나, 실제로는 PCB의 가압경화나 기타 관련분야에도 적절하게 응용할 수 있는데 이러한 응용이 본 발명이 갖는 기술적 사상의 범주에 속하는 것이라면 첨부된 본 발명의 청구범위에 속하는 것임을 밝혀두고자 한다.

Claims (7)

1. 압력용기 형태로 형성된 밀폐공간(10)의 내부에 LCD용 유리기판을 내장한 별도의 신축이 가능한 밀폐공간(30)을 마련하고 LCD용 유리기판을 내장한 밀폐공간(30)으로부터 내부공기를 강제로 배출시켜 진공상태가 유지되도록 하고 압력용기 형태의 밀폐용기(10)엔 외부로부터 가압매체를 강제로 공급하여 가압시켜 LCD용 유리기판을 내장한 밀폐공간(30)이 수축하면서 LCD용 유리기판을 균일하게 가압하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 압력용기 형태의 밀폐공간(10)내부에 가열수단을 개재시켜 LCD용 유리기판을 내장한 진공상태 밀폐공간(30)의 내부에서 균일한 열전달이 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 것을 LCD용 유리기판의 가압경화 방법.
3. 일측에 개폐커버(11)가 기밀유지되게 설치되고 단열재로 감싸여지는 압력용기(13)의 내부엔 밀폐공간(10)을 형성하고 밀폐공간(10)엔 좌대(14)를 설치하고 좌대(14)의 상부엔 LCD용 유리기판(20)이 내장되는 지그(16)를 설치하여 내부에 밀폐공간(30)이 형성되도록 하며, 압력용기(13)의 일측엔 내부밀폐공간(10)과 연통되는 주입구(17)를 마련하고 지그(16)는 내부에 연통되는 유로(18a)를 형성한 저판(18)을 설치하고 유로(18a)는 외부와 연통되는 내부공기배출용 튜브(19)와 연결설치되며 저판(18)의 상부엔 분리가능한 고정구(23)가 설치되고 저판(18)과 고정구(23)사이엔 내장되는 유리기판(20)을 감싸도록 신축이 가능한 얇은커버(24)의 외주단을 끼우고 고정하여 이루어져 내부공기배출용 튜브(19)를 거쳐 밀폐공간(30)내부의 공기를 외부로 배출시켜 진공상태를 유지시킬 수 있도록 하고 주입구(17)를 통하여 가압매체를 공급하여 밀폐공간(10)에 소정압력을 가압유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 좌대(14)과 지그(16)사이에 가열판(15)을 설치하여 가열판(15)이 밀폐공간(30)이 진공상태에서 지그(16)를 거쳐 LCD용 유리기판(20)을 가열할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 압력용기(13)의 내부에 히터(40)와 팬(50)을 설치하고 압력용기(13)의 내부면과 좌대(14)사이에 열풍가이더(28)를 설치하여 밀폐공간(30)이 진공상태에서 지그(16)를 거쳐 LCD용 유리기판(20)을 가열할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 지그(16)의 상부로서 압력용기(13)의 내부 밀폐공간(10)에 자외선등(29)을 설치하고 지그(16)는 저판(18)과 고정구(23)사이에 얇은커버(24)를 설치하여 밀폐공간(30)을 이루도록 하되 상기 얇은커버(24)는 가요성 투명쉬이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화장치.
7. 제 3 항에 있어서, 지그(16)의 하부로서 압력용기(13)의 내부밀폐공간(30)에 자외선등(29)을 설치하고 지그(16)는 저판(18)과 고정구(23)사이에 얇은커버(24)를 설치하여 밀폐공간(30)을 이루도록 하되, 저판(18)엔 개공(31)을 형성하고 저판(18)과 얇은커버(24)의 외주단사이에 자외선이 통과하는 투명유리판(32)을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD용 유리기판의 가압경화장치.