KR100400370B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격벽 성형함에 있어서 격벽용 조성물과 금형 사이의 이형성을 개선한 플라즈마 디스플레이 패널 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 격벽용 조성물을 그린시트형태로 성형하고 금형을 상기 격벽용 그린시트상에 가압하여 격벽을 형성하는 단계와, 상기 금형의 온도를 낮추어 상기 금형의 온도를 상기 격벽용 그린시트보다 낮게 한 상태에서 상기 격벽용 그린시트와 상기 금형을 이형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 금형코어의 온도를 그린테잎보다 낮게 하여 격벽용 조성물과 금형이 분리될 때 격벽용 조성물이 뜯겨 나가는 것을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법{Method of Fabricating Plasma Display Panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 격벽 성형시 이형성을 향상시켜 격벽의 뜯김발생을 방지한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147㎚의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을 제공한다.

도 1을 참조하면, 어드레스전극(2)이 실장되어진 하부 유리기판(14)과 투명전극쌍(4)이 실장되어진 상부 유리기판(16)을 구비하는 교류 구동방식의 PDP가 도시되어 있다. 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14) 상에는 벽전하(Wall Charge)를 형성하기 위한 하부 유전체 후막(18)과 방전셀들을 분할하는 격벽(8)이 순차적으로 형성된다. 하부 유전체 후막(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체막(6)이 도포된다. 형광체막(6)은 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 발광함으로써 가시광선이 발생되게 한다. 투명전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)에는 상부 유전체 후막(12) 및 보호막(10)이 순차적으로 형성된다. 상부 유전체 후막(12)은 하부 유전체 후막(18)과 마찬가지로 벽전하를 형성하게 되고, 보호막(10)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 상부 유전체 후막(18)을 보호하게 된다. 이러한 교류 구동방식의 PDP는 격벽(8)에 의해 하부 및 상부 유리기판들(14,16)이 이격됨에 의해 형성되는 방전셀을 가지게 된다. 이 방전셀에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 봉입되게 된다. 이와 같은 교류 구동방식의 PDP는 어드레스전극(2)과 투명전극쌍(4) 중 어느 하나 사이에 고전압이 인가될 때 어드레스전극(2)에서 방출되는 전자에 의해 플라즈마 방전이 방전셀 내부에서 일어나게 된다.

격벽(8)은 방전셀간의 전기적·광학적 크로스토크(crosstalk)를 방지하는 역할을 한다. 이에 따라, 격벽(8)은 표시품질과 발광효율을 위한 가장 중요한 요소이며 패널이 대형화·고정세화됨에 따라 격벽에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 격벽 제조방법은 스크린 프린팅(Screen printing)법, 샌드 블라스팅(Sand blasting)법, 첨가(Additive)법 및 감광성 페이스트법 등이 사용되고 있다.

도 2a 내지 도 2d는 스크린 프린팅법에 의한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 하부 유전체 후막(18)이 형성된 유리기판(14)에 스크린을 정렬하고, 스크린 위에 글라스 페이스트(20)를 도포한 다음 건조시키게 된다. 도 2a 내지 도 2c와 같이 글라스 페이스트(20)의 높이가 원하는 높이로 될 때까지 글라스 페이스트(20)가 반복적으로 도포 및 건조된다. 글라스 페이스트(20)가 원하는 격벽의 높이에 도달하면 글라스 페이스트(20)를 소성하여 도 2d에 도시된 바와 같이 소정 높이를 갖는 격벽(8)이 형성된다. 이러한 스크린 프린팅법은 공정이 간단하고 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 매 인쇄시 스크린과 유리기판(14)의 정렬, 글라스 페이스트(20)의 인쇄 및 건조를 수회 되풀이하는 문제점이 있다. 또한, 스크린과 유리기판의 위치가 어긋나게 되면 격벽이 변형되므로 격벽의 형상 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.

도 3a 내지 도 3f는 샌드 블라스팅법에 의한 격벽의 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 하부 유전체 후막(18)이 형성된 유리기판(14) 상에 도 3a에 도시된 바와 같이 원하는 격벽 높이만큼 글라스 페이스트(20)가 도포된다. 글라스 페이스트(20) 위에는 도 3b에 도시된 포토레지스트(photoresist : 22)가 도포된 후, 그 위에 도 3c에 도시된 마스크 패턴(24)이 형성된다. 이어서, 포토레지스트(22)는 노광 및 현상되어 도 3d에 도시된 바와 같이 마스크 패턴(24) 이외의 부분이 제거된다. 그리고 마스크 패턴(24)이 제거되고 샌드 블라스팅 장치를 이용하여 가압된 샌드입자가 글라스 페이스트(20) 쪽으로 분사된다. 이 때, 포토레지스트(22) 이외의 글라스 페이스트(20)는 도 3e에 도시된 바와 같이 제거되며, 포토레지스트(22) 아래의 글라스 페이스트(20)는 제거되지 않는다. 마지막으로, 포토레지스트(22)가 제거되고 글라스 페이스트(20)가 소성되면 도 3f에 도시된 격벽(8)이 완성된다. 이와 같은 샌드 블라스팅법은 대면적의 기판에 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있지만 연마재(샌드입자)에 의해 제거되는 글라스 페이스트(20)의 양이 많게 되므로 재료와 낭비와 제조비용이 큰 단점이 있다. 또한, 연마재에 의해 유리기판(14)이 충격을 받게 되어 유리기판(14)이 균일 또는 손상되는 단점이 있다.

도 4a 내지 도 4e는 첨가법에 의한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 하부 유전체 후막(18)이 도포된 유리기판(14)의 상부에 도 4a에 도시된 포토레지스트(26)가 도포된 후, 그 위에 도 4b에 도시된 마스크 패턴(28)이 형성된다. 포토레지스트(26)는 사진식각법(Photolithographic)에 의해 노광된 후 식각되어 패터닝된다. 이 때, 마스크패턴(28)이 없는 부분의 포토레지스트(26)는 도 4c에 도시된 바와 같이 제거된다. 포토레지스트(26)가 제거된 부분에 도 4d에 도시된 글라스 페이스트(29)가 충진된 후, 건조 및 연마된다. 마지막으로, 포토레지스트(26)가 제거되고 글라스 페이스트(29)가 소성되면 도 4e에 도시된 격벽(8)이 완성된다. 이러한 첨가법은 대면적의 기판 상에 격벽들(8)을 형성하기에 적합한 장점이 있으나, 포토레지스트(26)와 글라스 페이스트(29)의 분리가 어려워 잔류물이 남게 되거나 격벽(8)이 허물어지는 문제점이 있다.

이러한 제조방법들 이외에, 감광성 페이스트를 노광 및 현상하여 격벽을 형성하는 감광성 페이스트법이 있다. 그러나 감광성 페이스트법은 두꺼운 감광성 페이스트의 하부까지 노광되기 어려울 뿐만 아니라 감광성 페이스트 가격이 고가인 단점이 있다.

전술한 격벽 제조방법들에 비하여, 공정이 단순하고 고정세 및 고종횡비의 격벽 제조에 유리한 LTCCM(Low Temperature Cofired Ceramic on Metal)방법이 제안된 바 있다.

도 5a 내지 도 5g는 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 격벽재 슬러리를 혼합하게 된다. 격벽재 슬러리는 유리분말, 용매(Solvent), 가소제(Plasticizer), 결합제(Binder), 첨가제(Additive)가 포함된다. 여기서, 결합제는 유리분말의 점도를 유지하게 되며, 가소제는 슬러리가 유연성을 갖도록 하여 슬러리의 경화를 방지하게 된다. 용매는 결합제와 가소제를 용해시키는 역할을 하게 된다. 첨가제(Additive)는 유리분말을 슬러리 상에 고르게 분포하게 하여 균일도를 향상시키기 위한 분산제(Dispersant)역할을 주로 한다. 또한, 첨가제는 슬러리의 유동성을 향상시켜주는 역할을 겸하게 된다. 결합제로는 폴리-비닐- 부티랄(Poly-vinyl-burtiral)이 주로 사용되며, 가소제로는 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate)가 주로 사용된다. 용매로는 에탄올(Ethanol)과 메틸-에틸-케톤(Methyl-ethyl-ketone)이 소정 비율로 혼합된다. 그리고 첨가제로는 어유(fish oil)가 사용된다. 이 격벽재 슬러리는 테이프 케스팅(Tape Casting)장치의 콘베이어 벨트에 의해 이송되면서 블레이드(Blade)에 의해 성형되어 도 5a와 같은 시트(sheet) 형태의 그린시트(30)가 된다. 이 그린시트(30)는 도 5b와 같이 기판(32) 상에 라미네이팅(laminating)된다. 기판(32)은 글라스, 글라스-세라믹, 세라믹, 금속 등으로 이루어진다. 금속으로는 티티늄(Titanum)이 주로 사용된다. 기판(32)이 티타늄으로 이루어지면 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 강도, 내열온도가 크기 때문에 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 기판의 열적 및 기계적 변형을 줄일 수 있다. 또한, 기판(32)이 티타늄으로 이루어지면 반사율이 높기 때문에 기판 쪽으로 투과되는 즉, 백스캐터링(Backscattering)되는 가시광을 표시면 쪽으로 반사시킴으로써 발광효율과 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다. 이어서, 도 5c와 같이 그린시트(30) 상에는 어드레스전극(34)이 인쇄된 후 건조된다. 어드레스전극(34)이 형성된 후, 유전체물질로 이루어진 전극보호층(36)이 도 5d와 같이 스크린 프린트를 이용하여 어드레스전극(34)이 형성된 그린시트(30) 상에 전면 인쇄된다. 전극보호층(36)은 방전에 의해 발생된 스퍼터링으로부터 어드레스전극(34)을 보호하는 역할을 함과 아울러, 방전으로부터 발생된 전하를 축적하여 구동전압을 낮추는 역할을 하게 된다. 또한, 전극보호층(36)은 흑색 안료(Black Pigment)가 혼합되어 블랙 매트릭스 또는 블랙탑 역할을 겸하게 된다. 이러한 전극보호층(36)의 인쇄 후, 어드레스전극(34)이 형성된 그린시트(30)와 전극보호층(36)의 접착력을 높이기 위하여 2차 라미네이팅을 실시한다. 2차 라미네이팅은 그린시트와 기판(30)을 합착하기 위한 1차 라미네이팅과 같이 90℃에서 대략 50 kgf/cm²의 성형하중으로 전극보호층(36)을 그린시트(30) 상에 합착시키게 된다. 성형을 실시하기 전에, 표 1과 같이 그린시트(30)의 유동성을 향상시키기 위하여 PVB의 연화점 이하의 온도까지 기판(32)을 가열하게 되는데, 이때 금형코아도 피성형물인 그린시트(30)와 동일한 온도까지 가열하게 된다. 성형은 금형(38)을 이용하여 실시된다. 도 5e 내지 도 5g와 같이 격벽 형상의 홈(38a)이 형성된 금형(38)이 정렬된 후 대략 150 kgf/cm²이상의 압력으로 기판(32) 상에 가압된다. 금형(38) 가압시, 그린시트(30)와 전극보호층(36)이 금형의 홈(38a) 내로 이동된다. 금형(38)이 분리된 후, 그린시트(30) 및 전극보호층(36)은 소성된다. 소성시 격벽(8)이 성형된 기판(32)은 벨트 상에 놓여진 세터(setter) 상에 안착되어 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(30) 내에 존재하는 유기물들이 타서 없어지는 번아웃을 거친 후, 번아웃(Binder burn out) 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다. 격벽소성 후에는 형광체막(6)을 인쇄하기 전에 전극보호층(36) 위에는 산화티타늄(TiO₂)과 같은 반사층 재료가 인쇄된 후 소성된다.

그러나 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법은 2차 라미네이팅이 실시되지 않으면 전극보호층(36)과 그린시트(30)의 접착력이 충분하지 않기 때문에 금형(38)을 기판(32)으로부터 분리할 때 표 1과 같이, 홈(38a)내에 접착된 전극보호층(36)과 더불어 그린시트(30)의 상부(30a) 또는 측면부가 박리되는 문제점이 있다. 이와 같은 그린시트(30)의 박리를 방지하기 위하여, 격벽(8) 성형 전에 금형(38)의 성형면에 이형재를 도포하는 방법이 있다. 이 때, 이형재는 스프레이 타입의 실리콘 이형재가 주로 사용된다. 그런데 스프레이 타입의 이형재는 격벽 성형시마다 도포되어야 하는 1회용이기 때문에 격벽 제조공정에서 이형재 도포공정이 추가되어야 하는 문제점이 있다. 또한, 연속 성형 공정 중 스프레이 타입의 이형재가 금형의 홈(38a) 또는 표면에 부분적으로 남아 있게 되면 잔류 이형재가 다음 격벽 성형시그린시트(30)로 스며들기 때문에 잔류 이형재가 스며든 격벽과 스며들지 않은 격벽들의 높이가 달라지게 될 뿐만 아니라 전극보호층(36)과 그린시트(30)가 분리되는 문제점이 있다. 이와 같이 이형재를 도포하는 방법 이외에 금형(38)의 표면 상에 이형재료를 도금시키는 방법이 있지만 금형의 코스트(cost)를 높이게 된다. 특히, 대면적과 고해상도를 가지는 PDP는 격벽수가 고정세이고 그 수가 많아지게 되므로 금형(38)과 그린시트(30)의 접촉 면적이 커지고 격벽(8)의 폭이 좁아지기 때문에 금형(38) 분리시 금형의 홈(38a)내에 충진된 그린시트(30)가 뜯겨지는 부분이 더 많아지게 된다.

금형표면	온도(℃)	성형 회수	뜯김 발생유무
	그린시트			금형
황동	100	100	1회	유
황동+SiCo	100	100	1회	유

따라서, 본 발명의 목적은 격벽성형시 금형 이형성을 향상시키도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.

도 2a 내지 도 2d는 스크린 프린팅법에 의한 격벽의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 3a 내지 도 3f는 샌드 블라스팅법에 의한 격벽의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 4a 내지 도 4e는 첨가법에 의한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 5a 내지 도 5g는 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 6은 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법에 있어서 금형분리시 발생되는 그린시트의 박리현상을 나타내는 도면.

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,34,64 : 어드레스전극 4 : 투명전극쌍

6 : 형광체막 8 : 격벽

10 : 보호막 12 : 상부 유전체 후막

14,32,62 : 하부 유리기판 16 : 상부 유리기판

18 : 하부 유전체 후막 20,29 : 글라스 페이스트

22,26 : 포토레지스트 28 : 마스크패턴

30,60 : 그린시트 36,66 : 전극보호층

38,68 : 금형 38a,68a : 격벽반대 형상의 홈

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 격벽용 조성물을 그린시트형태로 성형하고 금형을 상기 격벽용 그린시트상에 가압하여 격벽을 형성하는 단계와, 상기 금형의 온도를 낮추어 상기 금형의 온도를 상기 격벽용 그린시트보다 낮게 한 상태에서 상기 격벽용 그린시트와 상기 금형을 이형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 설명 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 7a 내지 도 7g를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 PDP의 격벽 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 격벽재 슬러리를 혼합하게 된다. 이와 같은 격벽재 슬러리는 테이프 캐스팅 장치에 의해 시트 형태로 성형되어 그린시트(60)가 형성된다. 이 그린시트(60)는 도 7b와 같이 기판(62) 상에 라미네이팅된다. 이어서, 도 7c와 같이 그린시트(60) 상에는 어드레스전극(64)이 인쇄된 후 건조된다. 어드레스전극(64)이 형성된 기판(62)에는 전극(64)들 사이의 영역이 마스킹(masking)되는 스크린(도시하지 않음)이 정렬된다. 그 위에 유전체물질을 인쇄하면 도 7d와 같은 전극보호층패턴(66)이 어드레스전극들(64) 위에만 패터닝된다. 성형시와 이형시 그린 시트와 금형은 아래의 표 2와 같은 온도를 가지게 된다.

금형표면	온도(℃)	성형 횟수	뜯김 발생 유무
	그린시트			금형
황동	100	40	50회	무
황동 + SiC	100	40	1000회 이상	무

표 2의 온도에 따라, 연속성형시에 피성형물로부터 전달된 열에 의해 금형코아의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위하여 피성형물인 그린시트의 온도는 약 100∼120℃이며, 금형의 온도는 약 40∼60℃이다. 또한, 금형은 가공성이 용이한 동, 황동 등에 격벽 반대형상으로 홈을 가공하여 사용하는데 이때 표면의 경도를 높여 금형의 수명을 향상시키기 위해 산화물, 질화물 또는 탄화물과 같이 열전달계수가 작은 막, 예를 들어 SiC를 진공증착법으로 코팅한 후 이 금형을 사용하여 성형을 실시한다.성형은 다음과 같이 실시된다. 도 7e와 같이 격벽 형상의 홈(68a)이 형성된 금형(68)이 기판(62) 상에 정렬된다. 그리고 금형(68)은 도 7f와 같이 기판(62) 상에 가압된다. 금형 가압시, 그린시트(30)와 전극보호층이 금형의 홈 내로 이동된다. 이 때, 전극보호층이 홈(68a)내로 이동하여 금형(68)의 표면과 가장 먼저 접촉된다. 금형(68)이 기판(62)으로부터 분리된다. 금형(68)이 분리된 후, 그린시트(60) 및 전극보호층(66)이 소성된다. 소성시 격벽(8)이 성형된 기판(62)은 벨트 상에 놓여진 세터(setter) 상에 안착되어 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(60) 내에 존재하는 유기물들이 타서 없어지는 번아웃을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다. 격벽소성 후에는 형광체막(6)을 인쇄하기 전에 전극보호층(66)위에는 산화티타늄(TiO₂)과 같은 반사층 재료가 인쇄된 후 소성된다.

전술한 바와 같이, 성형시 금형의 온도를 피성형물인 그린시트보다 낮게 하여 성형시 금형 표면에 열적 안정성을 주므로써 이형성을 향상시켜 격벽의 뜯김발생을 방지하고, 또한 금형 표면을 종래기술에 사용되는 세라믹의 재료보다 열전달계수가 작은 재료로 코팅하여 연속 성형시에 피성형물로부터 전달된 열에 의해 금형의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법은 금형의 온도를 그린시트의 온도보다 낮게 하여 격벽재의 박리현상을 방지할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 격벽용 조성물을 그린시트형태로 성형하고 금형을 상기 격벽용 그린시트상에 가압하여 격벽을 형성하는 단계와,

   상기 금형의 온도를 낮추어 상기 금형의 온도를 상기 격벽용 그린시트보다 낮게 한 상태에서 상기 격벽용 그린시트와 상기 금형을 이형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이형시 격벽용 그린시트의 온도는 100~120℃인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 이형시 금형의 온도는 40~60℃인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 금형의 표면에는 산화물, 질화물 및 탄화물 중 적어도 어느 하나가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.