KR100416142B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법 - Google Patents

Abstract

진공 배기로와 동일한 배기 효과를 얻을 수 있으면서도 양산이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널 조립방법에 관한 것으로, 본 발명의 조립 방법은, 상온에서 격벽 이하의 높이를 가지며 온도에 따라 열팽창 및 수축됨으로써 높이가 가변하는 가변형 스페이서를 상하 기판 사이에 배치하고, 상기 상하 기판을 정렬한 후, 정렬이 끝난 양 기판을 배기 공정이 대기압 하에서 이루어지는 봉착 배기로의 내부로 이송하며, 배기 단계에서는 상기 가변형 스페이서의 단부가 격벽 단부 이상의 위치에 위치되도록 하고, 배기 완료후에는 가변형 스페이서의 단부가 격벽 단부 이하의 위치에 위치되도록 하여 상하 기판을 조립하는 단계로 이루어진다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법{METHOD FOR FRAMING A PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 배기로와 동일한 배기 효과를 얻을 수 있으면서도 양산이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널 조립방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel, 이하 편의상 'PDP'라 칭한다)은 기체 방전으로 생성된 진공 자외선을 형광체 발광에 이용하여 소정의 영상을 구현하는 표시장치로서, 고해상도의 대화면 구성이 가능하여 차세대 박형 표시장치로 각광받고 있다.

이러한 PDP는 통상적으로 그 내면에 전극이 일정 패턴으로 각각 형성되어 서로 마주보도록 설치되는 한쌍의 상하 기판을 포함하는데, 상기 상하 기판중 어느 한개의 기판에는 배기 및 방전 가스 주입을 위한 수단이 구비된다.

이하에서 상기 기판들을 조립하는 공정을 설명한다.

패턴이 형성된 상하 기판중 어느 한 기판의 실링(sealing)을 원하는 위치에 글래스 파우더(glass powder)와 접착제(binder) 등을 배합하여 형성한 프리트(Frit) 등의 실링제를 도포한 후 전소성 처리하고, 각 기판에 제공된 정렬 마크(Align Mark)를 관찰하면서 상기 상하 기판을 정렬하며, 정렬이 끝나면 지그를 이용하여 양 기판을 클램핑한 후 공지의 일반적인 봉착 배기로(배기 공정이 대기압 하에서 이루어지는 배기로를 의미한다)로 이송하고, 상기 봉착 배기로에서는 가열, 봉착, 배기, 가스 주입 등의 공정이 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 봉착 배기로에서의 온도 프로파일을 나타내는 것으로, 초기에는 봉착 배기로의 내부가 대기압 상태에서 대략 25℃ 정도로 유지되고 있다.

이 상태에서 가열 공정이 행해지는데, 상기 가열 공정은 패널의 파손을 방지할 수 있는 한도 내에서 일정 시간(대략 2시간 20분)동안 최대 가열 속도(대략 3℃/min의 속도)로 행해진다(구간 1).

이후, 프리트의 용융 온도 이상이면서 산화마그네슘(MgO)의 크랙이 발생하지않는 온도, 즉 대략 440℃의 온도하에서 20분 정도 동안 봉착 공정이 행해지며(구간 2), 봉착 공정이 완료되면 가열 속도와 동일한 속도로 배기 온도까지 강온시키는 강온 공정이 행해진다(구간 3).

봉착 배기로의 온도가 배기 온도까지 강온되면 프리트의 연화점(softening point) 즉, 355℃ 이하의 최대 온도 조건(대략 350℃)에서 10시간 동안 배기 공정이 이루어지고(구간 4 내지 8), 배기가 완료되면 설비가 허용하는 최대 냉각 속도로 4시간동안 냉각 공정이 이루어진다(구간 9).

상기 냉각 공정이 완료되면 봉착 배기로의 온도는 초기 온도인 대략 25℃ 정도로 강온되는데, 이후에는 상기 온도 상태에서 배기관을 예열하는 예열 공정과(구간 10), 방전 개스를 주입한 후 배기관을 팁 오프 시키는 개스 주입 공정이 이루어진다(구간 11).

그런데, 상기 도 1의 온도 프로파일에 따른 조립 공정에 의하면, 방전셀 구조가 복잡한 경우, 배기 컨덕턴스(conductance)가 배기구 주변보다 매우 작기 때문에 진공 도달에 장시간이 소요되고, 가열 배기시 방전셀 내부에서 배출된(outgassing) 가스(공기를 포함한다)가 외부로 용이하게 배출되지 않는 등의 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 방전셀의 모든 측벽이 차단된 격벽 구조에서 더욱 심각하게 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본국 특개평9-251839호에는 배기 공정중에는 스페이서를 이용하여 하판의 격벽 상단이 상판에 닿지 않도록 이격시키는 한편, 배기 도중에는 가열 배기로를 진공 상태로 유지하는 패널 조립장치가 개시되어있다.

그런데, 상기 일본국 특허는 방전셀 각각의 배기 컨덕턴스가 상당히 개선되는 효과가 있지만, 다수의 패널을 진공 챔버에 넣어야 하고, 여러 층으로 배열된 패널을 진공상에서 가열해야 하며, 배기 공정을 완료한 후 스페이서를 제거해야 하는 등의 문제점으로 인해 양산이 용이하지 않고, 또한 기판 실링제를 진공 상태에서 가열해야 하므로 용융된 실링제에 녹아 있던 공기가 거품화 하여 밀봉성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진공 배기로와 동일한 배기 효과를 얻을 수 있으면서도 양산이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널 조립방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 봉착 배기로에서의 온도 프로파일을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 봉착 배기로에서의 온도 프로파일을 나타내는 도면.

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 온도 프로파일에 따른 가변형 스페이서, 실링제 및 격벽 높이를 상대적으로 비교한 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 가변형 스페이서의 다양한 실시예 및 배치예를 나타내는 도면.

상기한 본 발명의 목적은, 상온에서 격벽 이하의 높이를 가지며 온도에 따라 열팽창 및 수축됨으로써 높이가 가변하는 가변형 스페이서를 상하 기판 사이에 배치하고, 상기 상하 기판을 정렬한 후, 정렬이 끝난 양 기판을 배기 공정이 대기압 하에서 이루어지는 봉착 배기로의 내부로 이송하며, 배기 단계에서는 상기 가변형 스페이서의 단부가 격벽 단부 이상의 위치에 위치되도록 하고, 배기 완료후에는 가변형 스페이서의 단부가 격벽 단부 이하의 위치에 위치되도록 하여 상하 기판을 조립하는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법에 의해 달성된다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 패널 조립 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 봉착 배기로에서의 온도 프로파일을 도시한 것이며, 도 3a 내지 3e는 도 2의 온도 프로파일에 따른 가변형 스페이서, 프리트, 격벽 높이를 상대적으로 비교한 도면을 도시한 것이다.

격벽(10)을 포함하는 소정 패턴이 형성된 상하 기판(미도시함)이 마련되면, 상기 기판중 어느 한 기판의 실링(sealing)을 원하는 위치에 글래스 파우더(glass powder)와 접착제(binder) 등을 배합하여 형성한 프리트(Frit) 등의 실링제(12)를 도포한 후 전소성 처리하는데, 이때, 상기 실링제(12)는 격벽(10) 높이 이상의 높이로 도포한다.

그리고, 실링제(12)의 도포가 완료되면 온도에 따라 열팽창 및 수축됨으로써 높이가 가변하는 가변형 스페이서(14)를 상하 기판 사이에 배치하는데, 상기 가변형 스페이서(14)는 상온에서 격벽(10) 이하의 높이를 가지는 것이 바람직하며(도 4a 참조), 스페이서(14)의 일단부는 격벽(10)이 제공된 하판에 고정할 수 있다.

가변형 스페이서(14)의 배치가 완료되면, 각 기판에 제공된 정렬 마크(Align Mark)를 관찰하면서 상기 상하 기판(미도시함)을 정렬하고, 정렬이 끝나면 지그(미도시함)를 이용하여 양 기판을 클램핑한 후 공지의 일반적인 봉착 배기로(배기 공정이 대기압 하에서 이루어지는 배기로를 의미한다)로 이송하며, 상기 봉착 배기로(미도시함)에서 도 2의 온도 프로파일을 따라 가열, 봉착, 배기, 가스 주입 등의 공정을 실시한다.

이를 상술하면, 봉착 배기로(미도시함)의 내부는 대기압 상태에서 대략 25℃정도로 유지되고 있는바, 이때 지그에 의해 이송된 하 기판(미도시함)에 제공된 스페이서(14), 실링제(12), 격벽(10)은 도 3의 구간 1 개시 시점에서 도시한 바와 같은 높이를 각각 유지한다.

이 상태에서 봉착 배기로(미도시함)의 내부를 패널의 파손을 방지할 수 있는 한도 내에서 일정 시간(대략 2시간 20분)동안 최대 가열 속도(대략 3℃/min의 속도)로 가열하여 상기 배기로의 내부 온도를 실링제(12)의 연화점(355℃) 이상, 용융점 이하의 제1 설정 온도(대략 440℃)까지 승온시킨다(도 2의 구간 1).

이와 같이 상기 봉착 배기로의 내부 온도를 승온시키면 도 3의 구간 2 시점에 도시한 바와 같이 스페이서(14)가 격벽(10) 높이 이상의 최대 높이로 열팽창됨과 아울러, 상기 실링제(12)가 가변형 스페이서(14)와 동일 내지 유사한 높이로 축소된다.

이후, 상기 제1 설정 온도하에서 20분 정도 동안 봉착 공정을 실시하고(도 2의 구간 2), 봉착 공정이 완료되면 봉착 배기로의 내부 온도가 연화점(355℃) 이하의 배기 온도(대략 350℃)에 도달할 때까지 상기 가열 속도와 동일한 속도(대략 3℃/min의 속도)로 강온시킨다(도 2의 구간 3).

상기 구간 3의 강온 단계가 완료되면 가변형 스페이서(14)와 실링제(12)가 도 3의 구간 3,4 시점에서 도시한 바와 같이 온도 변화로 인해 높이가 축소되는데, 상기 가변형 스페이서(14)의 높이가 격벽(10)에 비해 높으므로 격벽(10)과 상 기판(미도시함)은 서로 이격된 상태로 유지된다.

여기에서, 상기 격벽(10)과 상 기판(미도시함)은 배기 컨덕턴스를 고려하여10㎛ 이상의 간격이 유지되도록 하는 한편, 상 기판의 파손을 고려하여 1000㎛ 이하의 간격이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

이후 상기 배기 온도를 일정 시간동안 유지하면서 상기 실링제(12)를 강화시켜 양 기판 내측의 공기를 배기하는데(도 2의 구간 4), 상기 구간 4에서 스페이서(14)는 약간 수축되지만 상 기판(미도시함)과 격벽(10) 상단은 여전히 이격된 상태로 유지된다(도 3c 참조).

충분한 배기가 이루어지면, 상기 봉착 배기로(미도시함)의 내부 온도를 실링제(12)의 연화점(355℃) 부근까지 승온시켰다가 연화점 이하의 배기 온도까지 강온시는 단계를 거치게 되는데(구간 5~7), 이 구간들(구간 5~7)은 도 3의 구간 5~8에서 도시한 바와 같이 실링제(12)를 격벽(10)과 동일 내지 유사한 높이로 축소시키기 위해 필요하다.

이때, 상기 구간에서의 승온(구간 5), 유지(구간 6) 및 강온 구간(구간 7)은 실링제(12)가 연화하여 가압될 수 있도록 설계하며, 상기 구간에서의 온도 상승에 의한 아웃개스(outgas)를 충분히 제거할 수 있는 구간(구간 8)을 가지는 것이 유리하다.

이후, 설비가 허용하는 최대 냉각 속도로 봉착 배기로의 내부 온도를 상온까지 강온시키는데(구간 9), 상기 구간 9의 공정이 완료되면 도 3의 구간 9~11에서 도시한 바와 같이 가변형 스페이서(14)가 격벽(10) 높이 이하로 열축소된다.

이와 같이 가변형 스페이서(14)의 열축소가 완료되면, 상기 상온 온도 상태에서 배기관을 예열하고(구간 10), 방전 개스를 주입한 후 배기관을 팁 오프 시킨다(구간 11).

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 각 구간의 온도에 따른 스페이서(14)의 높이, 실링제(12)의 높이, 격벽(10)의 높이를 각각 Hs, Hf, Hb라 할 때, 구간 1의 개시 시점에서는 Hs〈Hb《Hf이지만, 구간 1의 종료 시점으로부터 구간 4의 종료 시점까지는 Hb〈Hf≒Hs이 되고, 구간 5 내지 8에서는 Hs≒Hf≒Hb이 되며, 구간 9 내지 11에서는 Hs≤Hf=Hb가 된다.

따라서, 배기 단계인 구간 4에서는 격벽(10)과 상 기판(미도시함) 사이에 일정 공간이 유지되어 배기 컨덕턴스가 향상되고, 배기 단계를 완료한 구간 9 이후에는 스페이서(14)가 초기 높이로 복귀되어 상기 스페이서(14)를 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 패널의 봉착 및 배기 공정이 일반적인 봉착 배기로에서 이루어지므로, 진공 배기로를 사용할 경우에 발생하는 문제점들, 즉 다수의 패널을 진공 챔버에 넣어야 하는 문제, 여러 층으로 배열된 기판을 진공상에서 가열해야 하는 문제, 스페이서가 제기능을 다한 후 제거되기 어려운 문제, 용융된 실링제에 녹아 있던 공기가 거품화 하는 문제를 해결하면서도 진공 배기로와 동일한 배기 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 온도 변화에 따라 열팽창 및 열수축하는 가변형 스페이서(14)로는 온도 변화에 민감하게 반응하는 물질, 일례로, 격벽 높이가 120㎛이고, 상온에서의 스페이서의 높이가 100㎛인 경우, 봉착 배기로 내부를 최대 온도인 대략 450℃로 가열했을 때 대략 180㎛ 정도로 열팽창되는 물질이 사용될 수 있다.

이는, 상기한 최대 온도에서 180㎛ 정도인 스페이서(14)가 배기 온도인 350℃에서는 대략 170㎛의 높이를 가질 수 있게 되므로, 배기 단계에서 스페이서(14)가 격벽(10)에 비해 충분히 높아서 배기 컨덕턴스가 향상되기 때문이다.

그리고, 상기 가변형 스페이서(14)는 재료의 열팽창 특성과 연동되는 가로 세로비를 조정하는 것에 따라 기하학적으로 온도 변화에 민감하게 변동하도록 설계할 수도 있다.

도 4a 내지 4c는 가변형 스페이서의 다양한 실시예 및 배치예를 도시한 것이다.

상기 도 4a는 가변형 스페이서(14)를 루프(loop)형으로 형성한 것으로, 이러한 스페이서(14)는 하 기판(16)상에서 실링제(12)가 도포된 외곽으로 배치할 수 있으며, 취급이 간편하고 스페이서의 제거가 가능한 장점을 갖는다.

그리고, 도 4b는 가변형 스페이서(14)를 바아(bar)형으로 형성한 것으로, 이러한 스페이서(14)는 하 기판(16)상에서 상기의 루프형 스페이서와 마찬가지로 실링제(12)의 외곽에 배치할 수 있으며, 온도 변화에 의한 길이 변화로 인해 발생될 수 있는 문제점, 예를 들어 스페이서와 실링제가 접촉되는 등의 문제점을 방지할 수 있고, 스페이서의 제거가 가능하다.

또한, 도 4c는 가변형 스페이서(14)를 팰릿(pallet)형으로 형성한 것으로, 이러한 스페이서(14)는 실링제 페이스트에 혼합된 후 상기 실링제(12)와 함께 하 기판(16)에 도포할 수 있으며, 공정이 간편해지는 장점을 갖는다.

이상에서는 온도 변화에 따라 열팽창 및 열수축하는 가변형 스페이서를 사용하여 상하 기판을 조립하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.

즉, 본 발명은 기계적으로 높이를 가변할 수 있는 지그 형태의 기구물을 스페이서로 사용하거나, 또는 구체 및 스프링으로 이루어진 바이-스테이블(bi-stable)한 기구물을 스페이서로 사용할 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다.

이와 같이, 본 발명은 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법에 의하면, 일반적인 봉착 배기로에서 봉착 및 배기 작업을 실시함과 아울러, 온도에 따라 높이가 가변하는 가변형 스페이서를 사용함으로써, 진공 배기로를 사용할 경우에 발생하는 여러가지 문제점들을 해결함과 동시에 배기 단계에서의 배기 컨덕턴스 향상이 가능하므로, 양산이 가능한 등의 효과가 있다.

Claims (7)

1. 격벽을 포함하는 소정 패턴이 형성된 상하 기판중 적어도 어느 한 기판에 프리트(frit) 등의 실링제를 상기 격벽 높이 이상의 높이로 도포하는 단계와;

   상온에서 격벽 이하의 높이를 가지며, 온도에 따라 열팽창 및 수축됨으로써 높이가 가변하는 가변형 스페이서를 상하 기판 사이에 배치하는 단계와;

   상기 상하 기판을 정렬한 후, 정렬이 끝난 양 기판을 배기 공정이 대기압 하에서 이루어지는 봉착 배기로의 내부로 이송하는 단계와;

   상기 실링제의 연화점 이상, 용융점 이하의 제1 설정 온도까지 봉착 배기로의 내부 온도를 승온시켜 상기 가변형 스페이서를 격벽 높이 이상의 최대 높이로 열팽창시킴과 아울러, 상기 실링제를 가변형 스페이서와 동일 내지 유사한 높이로 축소시키는 가열 단계와;

   상기 제1 설정 온도하에서 상하 기판을 봉착하는 봉착 단계와;

   봉착 배기로의 내부 온도를 연화점 이하의 배기 온도까지 강온시켜 상기 스페이서를 열수축 시킴으로써 상기 가변형 스페이서의 단부가 격벽 단부로부터 일정 높이 이상의 위치에 위치되도록 하는 강온 단계와;

   상기 배기 온도를 일정 시간동안 유지하면서 상기 실링제를 강화시켜 양 기판 내측의 공기를 배기하는 배기 단계와;

   봉착 배기로의 내부 온도를 연화점 부근까지 승온시켰다가 연화점 이하의 배기 온도까지 강온시킴으로써 실링제를 격벽과 동일 내지 유사한 높이로 축소시키는단계와;

   봉착 배기로의 내부 온도를 상온까지 강온시킴으로써 가변형 스페이서를 격벽 높이 이하로 축소시키는 단계;

   를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배기 단계에서는 상 기판과 격벽 사이에 10∼10³㎛의 간격이 유지되는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가변형 스페이서가 루프(loop)형으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가변형 스페이서가 복수개의 바아(bar)형으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 가변형 스페이서가 실링제의 외곽에 배치되는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 가변형 스페이서는 패널 조립 완료후 제거되는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.
7. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 가변형 스페이서가 실링제와 함께 도포되는 팰릿(pallet)형으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 조립 방법.