KR100532932B1 - 가스주입홀이 존재하지 않는 피디피 소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

가스주입홀이 존재하지 않는 피디피 소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법 Download PDF

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KR100532932B1 KR10-2003-0059054A KR20030059054A KR100532932B1 KR 100532932 B1 KR100532932 B1 KR 100532932B1 KR 20030059054 A KR20030059054 A KR 20030059054A KR 100532932 B1 KR100532932 B1 KR 100532932B1
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Abstract

본 발명은 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 수평상태에서 패널의 전면판과 배면판을 정렬시킬 수 있는 수평정렬 장치부(1)와; 상기 수평정렬 장치부(1)로부터 수평 정리된 PDP소자의 어긋남을 방지하고 봉착시 패널의 접촉상태를 유지하도록 클립을 체결하기 위한 클리핑 장치부(2)와; 상기 클리핑 장치부(2)로부터 고정된 PDP 패널을 대차에 수직상태로 거치시킬 수 있는 PDP소자 거치장치부(3)와; 상기 PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치된 PDP 패널을 하기 가열챔버(5)의 진공을 파괴하지 않은 상태에서 패널을 장입할 수 있는 장입챔버(4)와; 상기 장입챔버(4)로 장입되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 가열하는 가열챔버(5)와; 상기 가열챔버(5)로부터 가열되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 봉착시키는 봉착챔버(6)와; 상기 봉착챔버(6)로부터 봉착된 PDP 패널의 온도를 방전가스 분위기에서 하강시키는 냉각챔버(7)와; 상기 냉각챔버(7)로부터 냉각된 PDP 패널을 수용하여 진공을 유지하며, 방전가스 주입과 봉지공정을 수행한 후, 패널을 상압 상태로 장출할 수 있는 장출챔버(8)와; 상기 장출챔버(8)로부터 장출된 PDP 패널을 탈거치하는 PDP패널 탈거치 장치부(8)와; 상기 가열챔버(5), 봉착챔버(6), 냉각챔버(7)와 배관 연결되어 방전가스를 제어 공급하는 방전가스 조절장치부(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공하며, 상기 수평정렬 장치부(1) 및 클리핑 장치부(2)에 의하여 PDP소자의 전면판 배면판을 정렬하여 고정한 다음, PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치시키는 단계와; 상기 수직상태로 거치된 PDP소자를 장입챔버(4)를 통하여 10-3 torr 이상의 진공도로 유지된 가열챔버(5) 및 봉착챔버(6)로 진입시킨 다음, 방전가스인 Ar가스, Ar+Ne 혼합가스 또는 Ar+Ne+He 혼합가스, Ar+Ne+He+Xe 혼합가스 중에서 선택된 하나의 방전가스를 방전가스 조절장치부(15)로부터 300 torr 이상 주입한 단계와; 상기 방전가스의 주입이 완료되면, 350~450℃의 봉착온도를 유지하여 봉착재료인 프리트 글래스의 버블링 현상이 억제되도록 PDP소자를 봉착시키는 단계와; 상기 PDP소자의 봉착공정이 완료되면, 강온챔버(7)를 거쳐 냉각시키고, 장출챔버(8)를 통하여 장출되어 PDP소자 탈거치 장치부()를 통하여 배출되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자의 제조방법을 제공한다.

Description

가스주입홀이 존재하지 않는 피디피 소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법{APPARATUS FOR VACUUM-SEALING AND EXHAUSTING IN THE MANUFACTURING PROCESS OF HOLELESS PDP PANEL, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공봉착공정 및 방전 가스충진법을 이용하여 배면판에 가스주입홀과 팁이 존재하지 않는 PDP소자를 제조할 수 있는 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 PDP 패널을 봉착공정 전까지 진공상태로 유지시킨 후 봉착챔버에 PDP소자의 방전가스로 이용되고 있는 가스를 충진하여 패널을 봉착시킴으로써 방전가스 주입공정을 단축할 수 있어 방전가스 주입홀과 팁이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
이미 잘 알려진 바와 같이 PDP패널 제조를 위한 봉착/배기 공정은 그 특성상 낮은 컨덕턴스(Conductance)로 인하여 장시간의 배기 시간이 요구되므로 PDP 패널 제조단가 인하에 가장 큰 장애요인으로 지적되고 있다.
도 1은 일반적인 PDP 패널의 작업 공정도를 도시한 것으로서, 전면판과 배면판이 일체화되는 공정이 봉착공정이며, 패널 내부에 존재하는 가스를 밖으로 배출하는 공정이 배기 공정임을 보여주고 있다.
이 두 공정은 특히 작업시간이 10시간 이상으로 획기적인 공정 발명이 모든 PDP 제조사의 초미의 관심사항이다.
현재 PDP 제조사에서는 일반 대기상태에서 봉착과 배기가 이루어지는 방법을 채택하여 최적화된 공정기술을 확보하려하고 있으나 장시간의 공정시간, 낮은 수율, 낮은 배기효율, 높은 에너지 소모 등의 문제점을 극복하지 못하고 있으며 향후의 전망도 뚜렷한 대안을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래의 대기상태에서 봉착과 배기가 이루어지는 방법의 단점을 극복하기 위하여, PDP소자를 구성하는 전면판과 배면판을 진공상태에서 봉착하는 진공봉착공정이 개발되어 이는 배기공정이 별도로 필요치 않으므로 기존방법에 따른 10~15시간 이상 소요되는 작업시간을 획기적으로 단축할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기와 같은 통상의 진공봉착공정은 PDP소자의 두께를 결정하는 방전가스 주입팁 및 주입홀이 불가피하게 존재함으로써 PDP소자의 두께를 PDP 제조사들이 원하는 수준까지 줄일 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 PDP소자의 봉착과 배기공정은 PDP 패널을 수평상태로 유지하여 진행됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 배면판(13)의 양측 프리트 글래스(11)에 의하여 지지된 전면판(10)이 변형되어 배면판(13)의 격벽(12)과 접촉됨으로써 방출가스 제거가 어렵다는 문제점이 있는 것이다.
상기한 문제점을 달성하기 위하여, 본 발명은 진공상태에 PDP소자를 장입한 후 프리트 글래스가 융착되기 전까지 가열공정을 거치고, 방전가스가 충진된 챔버에서 봉착공정이 수행되도록 함으로써 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 PDP소자를 수직형으로 봉착하는 장치에 있어서, 수평상태에서 패널의 전면판과 배면판을 정렬시킬 수 있는 수평정렬 장치부(1)와; 상기 수평정렬 장치부(1)로부터 수평 정리된 PDP소자의 어긋남을 방지하고 봉착시 패널의 접촉상태를 유지하도록 클립을 체결하기 위한 클리핑 장치부(2)와; 상기 클리핑 장치부(2)로부터 고정된 PDP 패널을 대차에 수직상태로 거치시킬 수 있는 PDP소자 거치장치부(3)와; 상기 PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치된 PDP 패널을 하기 가열챔버(5)의 진공을 파괴하지 않은 상태에서 패널을 장입할 수 있는 장입챔버(4)와; 상기 장입챔버(4)로 장입되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 가열하는 가열챔버(5)와; 상기 가열챔버(5)로부터 가열되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 봉착시키는 봉착챔버(6)와; 상기 봉착챔버(6)로부터 봉착된 PDP 패널의 온도를 방전가스 분위기에서 하강시키는 냉각챔버(7)와; 상기 냉각챔버(7)로부터 냉각된 PDP 패널을 수용하여 진공을 유지하며, 방전가스 주입과 봉지공정을 수행한 후, 패널을 상압 상태로 장출할 수 있는 장출챔버(8)와; 상기 장출챔버(8)로부터 장출된 PDP 패널을 탈거치하는 PDP패널 탈거치 장치부(8)와; 상기 가열챔버(5), 봉착챔버(6), 냉각챔버(7)와 배관 연결되어 방전가스를 제어 공급하는 방전가스 조절장치부(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 장입챔버(4)와 가열챔버(5), 봉착챔버(6), 냉각챔버(7) 및 장출챔버(8)는 그 각각의 사이에 진공 차단용 게이트 밸브가 설치되어 인라인 형태로 연결되어 있어 수직상태에서 진공 봉착/배기 공정 및 방전 가스 주입 공정을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 클리핑 장치부(2)가 카트리지 형태의 클립묶음을 PDP소자의 대각 방향에서 동시에 체결함으로서 패널의 어긋남을 방지함과 아울러 패널의 가로방향이 체결되면 다시 패널을 90도 각도로 회전시켜 세로방향의 클립을 전 공정과 동일하게 체결하는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 장입챔버(4)는 대형 로터리 펌프(용량: 5000ℓ/min 이상)와 부스터 펌프(용량: 1000㎥/hr 이상)에 의해 수분 이내에 저진공 영역(10-2 ~ 10-3 torr)까지 조절되며, 고진공 펌프(터보 분자펌프 또는 크라이오 펌프)에 의해 고진공 영역(10-5 ~ 10-6 torr)에 이를 수 있게 구성되면서, 상온에서 300℃까지 가열시킬 수 있는 히터(Heater)가 부착 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가열챔버(5) 및 냉각챔버(7)가 상기 장입챔버(4) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브(Gate Valve)가 열렸을 경우 10-6 torr의 진공도를 유지하며, PDP소자의 가열온도를 보존하고 열렸던 게이트 밸브가 닫히면 상기 방전가스 조절장치부(15)의 저장소에 보유하고 있던 방전가스를 유입시켜 봉착챔버(6)와 유사한 방전가스 충진상태를 만들어 준 후 상기 봉착챔버(6) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브를 열어서 PDP소자를 방전가스가 충진된 봉착챔버(6)에 장입시키고, 게이트 밸브를 닫은 후 다시 방전가스를 저장소로 회수하여 다음 PDP 패널의 장입을 준비하는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공하며,
또한, 본 발명은 상기 봉착챔버(6)가 가열원으로서 가열소재(Heating Element)가 청결 파이프에 봉입된 덮개형 히터(Sheath Heater) 타입을 사용하며, 10-6 torr 범위의 진공도를 얻을 수 있도록 챔버 상부에 배관 연결된 고진공 펌프(터보 분자 펌프 또는 크라이오 펌프)와 로터리 펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 냉각챔버(7)가 제조된 PDP 패널의 목표냉각온도가 150℃ 이하일 때 강제냉각을 위하여 냉각가스를 주입할 수 있으면서, 외벽에 냉각수를 통과시키면서, 내부 진공도가 상압에서 10-5 ~ 10-6 torr가 유지될 수 있도록 고진공펌프 및 로터리펌프와 배관 연결되어 있는 강온챔버가 인라인으로 설치되어 있는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 제공한다.
한편, 본 발명은 상기한 장치를 이용하여 PDP소자를 수직형으로 진공봉착하는 방법에 있어서, 수평정렬 장치부(1) 및 클리핑 장치부(2)에 의하여 PDP소자의 전면판 배면판을 정렬하여 고정한 다음, PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치시키는 단계와; 상기 수직상태로 거치된 PDP소자를 장입챔버(4)를 통하여 10-3 torr 이상의 진공도로 유지된 가열챔버(5) 및 봉착챔버(6)로 진입시킨 다음, 방전가스인 Ar가스, Ar+Ne 혼합가스 또는 Ar+Ne+He 혼합가스, Ar+Ne+He+Xe 혼합가스 중에서 선택된 하나의 방전가스를 방전가스 조절장치부(15)로부터 300 torr 이상 주입한 단계와; 상기 방전가스의 주입이 완료되면, 350~450℃의 봉착온도를 유지하여 봉착재료인 프리트 글래스의 버블링 현상이 억제되도록 PDP소자를 봉착시키는 단계와; 상기 PDP소자의 봉착공정이 완료되면, 강온챔버(7)를 거쳐 냉각시키고, 장출챔버(8)를 통하여 장출되어 PDP소자 탈거치 장치부(9)를 통하여 배출되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 구성적 배경에 대하여 설명하면 다음과 같다.
PDP 패널의 진공봉착 공정은 PDP소자를 구성하는 전면판과 배면판을 진공상태에서 봉착하므로써 배기공정이 별도로 필요치 않으며, 따라서 기존방법에서 10~15시간 이상 소요되는 작업시간을 획기적으로 단축할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그러나 PDP소자의 두께를 결정하는 방전가스 주입팁이 존재함으로서 기존 PDP 제조사에서는 방전 가스 주입홀(Hole)과 팁(Tip)이 없는 홀리스(Holeless) 패널을 선호하여 왔다.
즉, 본 발명에서는 이러한 요구를 만족시키기 위하여 정렬(Alignment) 공정과 클리핑(Clipping) 공정을 완료한 패널을 10-4 ~ 10-6 torr의 진공 상태에 장입시키고, 프리트 글래스의 융착 전까지 가열시킴으로써 격벽, 전극, 유전층, 보호층, 형광체 등에 존재하고 있는 잔류가스를 충분히 제거하고, 방전가스가 충진된 챔버에서 봉착온도까지 가열시키면 주입홀이 존재하지 않는 PDP소자를 제조할 수 있는 것이다.
또한, PDP 패널을 수직으로 세우는 것은 수평형태로 패널을 거치하는 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 중간 부위에서는 전면판(10)과 배면판(13)이 접촉되어 잔류가스들의 통로를 차단하게 되므로 진공상태에서의 배기 시간이 길어질 것으로 예상되는 반면, 본 발명에서 제시한 수직형으로 패널을 거치하여 봉착하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 소성된 프리트 글래스(11)의 높이가 패널 내부까지 유지될 수 있음으로 방출되는 잔류가스를 신속하게 제거할 수 있어 결국 패널제조시간을 단축할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
또한, 종래의 진공봉착실험의 결과인 도 6의 조직 사진도는 수직형 실험용 장치에서 수행한 결과이며, 도 7은 방전가스 충진법에 의하여 주입홀이 존재하지 않도록 제조된 패널의 프리트 글래스의 사진도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 진공상태에서 봉착된 프리트 글래스의 경우 많은 버블링(Bubbling)이 형성되었음을 알 수 있었으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 방전가스 충진법에 의하여 봉착된 프리트 글래스의 경우 밀도가 높게 형성되었음을 알 수 있다.
이하, 본 발명이 구성에 관하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서 고안한 장치는 PDP소자의 전면판과 배면판을 정렬시킬 수 있는 수평정렬 장치부(1), 클립을 체결해 줄 수 있는 클리핑(Clipping) 장치부(2), PDP소자 거치장치부(3), 장입챔버(4), 방전가스 회수 및 가열챔버(5), 봉착챔버(6), 방전가스 회수 및 냉각챔버(7), PDP소자 장출챔버(8), PDP소자 탈거치 장치부(9), 이송장치부(14), 그리고 방전가스가 충진되어 있는 각각의 챔버(5,6,7)에 배관 연결된 방전가스 조절장치부(15)로 구성되어 있다.
상기 수평정렬 장치부(1)는 PDP소자의 전면판과 배면판에 표시되어 있는 정렬 표시자(Mark)를 감지장치(Vision System)로 정확히 인지하고 상부 패널을 미세하게 이동시키며 5㎛ 이하의 오차 범위에서 정렬시킬 수 있게 구성되어 있다.
또한, 상기 클리핑(Clipping) 장치부(2)는 미세 정렬이 완료된 후, PDP소자의 전면판과 배면판을 고정시키고 봉착공정 시 패널의 어긋남을 방지하기 위해 고온에서 탄성을 유지할 수 있는 클립을 장착시키는 장치이다.
상기 클립의 체결방법은 카트리지 형태의 클립묶음을 대각 방향에서 동시에 체결함으로서 패널의 어긋남을 방지하며, 아울러 패널의 가로방향이 체결되면 다시 패널을 90도의 각도로 회전시켜 세로방향의 클립을 전 공정과 동일하게 체결한다.
상기 클립의 세기와 수는 패널의 크기에 따라 다르게 조절되는데, 패널의 수직거치 시 어긋남이 없을 정도에서 결정한다.
상기와 같은 클리핑 공정이 완료된 패널은 PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 패널 거치대에 장착되어 진공봉착 및 배기공정의 대기상태에 이르게 된다.
PDP소자가 거치된 시편 홀더는 장입챔버(Entry Load Lock Chamber; 4)로 이송되며, 상기 장입챔버(4)에 부착되어 있는 위치감지용 빔센서에 의해 정확히 목적하는 지점에 고정된다.
상기 장입챔버(4)는 대형 로터리 펌프(용량 : 5000 ℓ/min 이상)와 부스터 펌프 (용량:1000㎥/hr 이상)에 의해 수분 이내에 저진공 영역(10-2 ~ 10-3 torr)까지 조절되며 고진공 펌프(터보 분자펌프 또는 크라이오 펌프)에 의해 고진공 영역(10-5 ~ 10-6 torr)에 이를 수 있게 구성되어 있다.
아울러 이 장입챔버(4)에서는 PDP소자의 진공 봉착 공정을 가속시키기 위해 진공 유지 시간 동안 상온에서 300℃까지 가열시킬 수 있는 히터(Heater)가 부착되어 있으며, 진공상태에서의 가열은 히터에서 발생되는 복사열에 의해서만 이루어 지므로 가열원의 거리 및 용량을 계산하여 PDP소자 내에서의 온도 편차를 300℃에서 ±5℃ 이내로 조절될 수 있도록 설계하였다.
본 장치의 가장 큰 특징은 방전가스가 충진된 상태에서 봉착공정이 이루어진다는 점이다. 따라서 방전가스가 충진된 봉착챔버(6)로 PDP소자를 장입할 경우 충진 가스들이 방출되므로 봉착챔버(6)의 앞부분과 뒷부분에 방전가스를 회수 할 수 있는 가열 및 냉각챔버(5,7)를 설치하여야 한다.
상기한 방전가스 회수하는 가열 및 냉각챔버(5,7)의 역할은 장입챔버(4) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브(Gate Valve)가 열렸을 경우 10-6 torr의 진공도를 유지하며, PDP소자의 가열온도를 보존하고 열렸던 게이트 밸브가 닫히면 방전가스 조절장치부(15)의 저장소에 보유하고 있던 방전가스를 유입시켜 봉착챔버(6)와 유사한 방전가스 충진상태를 만들어 준 후 봉착챔버(6) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브를 열어서 PDP소자를 방전가스가 충진된 봉착챔버(6)에 장입시키고, 게이트 밸브를 닫은 후 다시 방전가스를 저장소로 회수하여 다음 패널의 장입을 준비하는 것이다.
상기와 같이 방전가스가 충진된 봉착챔버(6)는 PDP소자의 온도를 봉착온도까지 가열시킬 수 있을 뿐만 아니라 방전가스의 순도 및 조성을 조절할 수 있는 방전가스 조절장치부(15)가 부착되어 있어 최적의 방전가스가 충진된 상태에서 봉착공정이 이루어질 수 있도록 설계하였다.
이 봉착챔버(6)의 가열원은 방전가스의 오염을 방지하기 위해 가열소재(Heating Element)가 청결 파이프에 봉입된 덮개형 히터(Sheath Heater:시스히터 라고도 함)를 사용하며, 최대 작업 온도는 500℃까지 조절할 수 있고, 온도 편차는 450℃에서 ±5℃를 유지할 수 있도록 설계하였다.
또한, 봉착챔버(6)의 진공도는 고진공 펌프(터보 분자 펌프 또는 크라이오 펌프)와 로터리 펌프에 의해 10-6 torr 범위의 진공도를 얻을 수 있으며, 고진공 펌프의 위치는 챔버의 상부에 존재하게 하여 패널 봉착작업시 진공도를 방전가스를 충진한 상태에서 500~700torr를 유지하며 온도 증가율은 3~50 ℃/min에서 조절될 수 있게 설계하였다.
PDP 패널의 봉착공정이 완료되면, 게이트 밸브를 열어서 뒷부분의 방전가스 회수기능이 있는 냉각챔버(7)로 패널을 이송시킨다.
상기 냉각챔버(7)의 역할은 상기 봉착챔버(6) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브가 열렸을 경우 방전가스 조절장치부(15)의 저장소에 보유하고 있던 방전가스를 유입시켜 봉착챔버(6)와 유사한 방전가스 충진상태를 만들어 준 후 PDP소자의 온도를 서서히 냉각시켜 주며 열렸던 게이트 밸브가 닫히면 다시 방전가스를 저장소로 회수하여 장출챔버(8)와 유사한 진공상태를 만들어 줌으로서 패널의 장출을 준비하는 것이다.
상기 냉각챔버(7)의 가열원은 봉착공정 후 패널의 급속한 냉각에 의한 파손현상을 방지하기 위한 것으로 온도를 서서히 낮추기 위해 필요하다.
이는 봉착공정 후 온도가 서서히 낮아지는 구간을 이송대차가 통과함으로서 급격한 온도감소 현상을 방지하여 패널의 열충격을 최소화할 목적으로 설치한다. 이 냉각챔버(7)의 온도조절은 최대 봉착 온도인 500℃부터 50℃까지 5~30℃/min의 강온율로 조절할 수 있게 설계하였다.
패널의 온도가 150℃이하이면 진공상태에서 온도를 저하시키기가 매우 어렵기 때문에 특별한 냉각챔버(7)가 필요할 수도 있다.
본 발명의 경우 냉각챔버(7)가 필요할 경우 상기한 냉각챔버(7) 다음에 인라인 형태로 부착되게 하며, 강제냉각을 위하여 냉각가스를 주입할 수 있는 시스템이 장착되도록 한다.
또한 강온챔버의 외벽은 냉각수를 통과시킴으로서 냉각 가스들로부터 전달되는 온도를 용이하게 저하시킬 수 있도록 구성되며, 강온챔버의 진공도는 상압에서부터 10-5 ~ 10-6 torr가 유지될 수 있도록 고진공 펌프(터보 분자 펌프 또는 크라이 펌프)와 로터리 펌프를 장착한다.
장출챔버(8)는 장입챔버(4)와 동일한 구조로 이루어져 있으며, 완성된 패널을 빠른 시간에 진공 상태로부터 안전하게 상압 상태로 장출할 수 있게 하는 역할을 한다.
장출된 패널은 대차로부터 탈거치 장치부(9)에 의하여 탈거치되며, 대차는 이송장치부(14)를 이용하여 새로운 봉착공정 수행을 위해 초기위치로 이송시킨다.
본 장치의 특징은 전 공정인 정렬(Alignment)과 클리핑(Clipping) 이후에는 패널을 수직형태로 유지시킴으로서 변형을 최소화할 수 있으며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 수평형 거치공정에서 발생될 수 있는 전면판과 배면판의 접촉에 의한 방출가스제거의 어려움을 수직형 거치공정을 통해 용이하게 해결할 수 있다는 것이다.
특히 현재 사용되고 있는 도랑형의 격벽(Striped Type Rib)에서는 앞에서 설명한 전면 판과 배면 판의 접촉 현상에 의한 방출 가스 제거의 어려움이 크지 않을 것으로 예상되나 향후 개발 예정인 격자형 격벽(Lattice Type Rib) 또는 다른 형태이더라도 격벽이 폐쇄된 경우 전면판과 배면판이 접촉되면 폐쇄된 공간에 존재하는 방출 가스는 제거하기가 매우 어려우므로 배기 시간을 늘려야 하며 결국 PDP 제조 단가를 향상시키는 결과를 초래한다.
그러나 본 발명에서 고안된 수직형 거치의 경우 전면 판과 배면 판의 접촉을 미연에 방지함으로서 패널 내부에서 방출되는 불순 가스들을 용이하게 제거할 수 있으며 또한 방전 가스를 패널 중심까지 용이하게 주입시킬 수 있으므로 이는 결국 봉착/배기 시간을 대폭 단축할 수 있어 PDP 제조 단가를 낮출 수 있음은 물론 유해 가스의 분포를 낮춤으로서 패널의 특성 향상도 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 작용을 설명한다.
상기 설명한 방전가스 충진법에 의하여 봉착되어 밀도가 높은 프리트 글래스를 형성하기 하면서, 가스 주입홀 및 주입팁이 존재하지 않는 PDP 패널을 제조하기 위한 수직형 진공봉착/배기장치의 작용에 관하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
장치 내부에는 시편을 수직하게 장착시킬 수 있는 대차가 있으며 시편의 온도를 500 ℃까지 가열할 수 있는 가열장치가 장착되어 있다. 패널의 온도는 열전대에 의해 정밀하게 측정되고 있으며 평균온도 450℃에서 ±5℃ 정도의 편차를 보이고 있음을 실험을 통해 알 수 있었다.
본 장치의 진공도는 터보 분자 펌프와 로터리 펌프에 의해 10-6 torr 범위의 최종 진공도를 나타내었으며, 작업 진공도는 10-5 torr 유지 후 충진 가스를 주입하여 조절하였다.
본 발명에서는 최대 온도 증가율을 5~50℃/min까지 조절하였으며, 패널의 크기가 증대되면 안정한 공정에 필요한 온도 증가율은 저하될 것으로 예상된다.
PDP소자의 전면판과 배면판을 봉착시키는 재료인 프리트 글래스는 저융점 비정질 재료로서 대기압 상태에서는 430~450℃에서 용융되어 두 판을 접착시키는 역할을 한다.
그러나 진공상태에서는 프리트 글래스(Frit Glass)가 용융될 때 발생되는 기체가 포집되며 이들이 압력 차이에 의해 외부로 방출되거나 한 곳에 모여서 커다란 버블(Bubble)을 형성하는데, 이러한 버블 발생은 진공형 봉착장치 개발에 가장 큰 장애요인으로 인식되고 있으므로 이의 해결이 가장 시급한 상태이다.
본 발명에서는 진공상태에서의 프리트 글래스 버블링 현상을 제어하기 위해 온도정밀제어, 프리트 글래스 소성조건 변화에 의한 방출가스 최소화작업 등 다각적인 방법과 아울러 방전가스를 충진하여 진공상태에서도 버블링 현상이 없는 우수한 봉착 공정 기술 및 그 장치를 고안하였다.
본 발명에서 고안된 방전 가스 충진법에 의한 진공 봉착 공정을 실시 예에서 자세히 설명하면 다음 표와 같다.
본 실험 결과를 통해 진공 유지 후 방전 가스를 충진시킨 후 봉착 공정을 수행하면 프리트 글래스의 버블링 현상이 없는 홀리스(Holeless) 패널을 제조할 수 있었으며 소성 온도를 380 ℃까지 올리고 봉착 온도를 430 ℃까지 저하시킬 경우 300 torr의 진공 상태에서도 버블링 현상이 억제되었음을 알 수 있었다. 그러나 400 ℃ 이하의 봉착 온도에서는 프리트 글래스의 용융이 일어나질 않아 봉착 공정을 수행할 수 없었으며 이를 실현하기 위해서는 저온 프리트 글래스의 발명이 이루어져야 할 것으로 판단되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 PDP 패널 봉착공정을 수행할 경우 배기시간을 10시간 이상에서 20분 이내로 단축시킬 수 있으며, 특히 향후 개발 예정인 격자형 격벽 PDP소자의 봉착/배기 공정에서는 더욱 현저하게 공정시간이 단축될 수 있다.
아울러 패널내부에 존재하는 불순가스들을 진공상태에서 효율적으로 배출시킴으로서 소자특성을 향상시킬 수 있으며, 이 공정이 실용화될 경우 기존의 배기 장치와 가스주입장치가 별도로 필요치 않음으로 PDP 생산 단가를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 PDP소자 제조를 위한 공정 모식도;
도 2는 본 발명에 따른 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치의 전체 구성을 도시한 평면도;
도 3은 본 발명에 따른 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 구성하는 봉착챔버의 외부 사진도;
도 4는 수평상태에서 PDP소자를 봉착하는 경우 발생되는 전면판과 배면판의 접촉현상 모식도;
도 5는 본 발명에 따라 수직상태에서 PDP소자를 봉착하는 경우 발생되는 전면판과 배면판의 거동 모식도;
도 6은 일반적인 진공상태에서 봉착된 프리트 글래스의 조직 사진도;
도 7은 본 발명에 따른 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치를 이용하여 형성된 프리트 글래스의 조직 사진도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1: 수평정렬 장치부 2: 클리핑 장치부 3: PDP소자 거치장치부
4: 장입챔버 5: 진공봉착-배기챔버 6: 냉각챔버
7: 장출챔버 8: PDP패널 탈거치 장치부 15: 이송장치부
15:방전가스 조절장치부 10:수평형 공정의 전면판
10a: 수직형 공정의 전면판 11: 프리트 글래스 12:격벽
13:배면판

Claims (8)

  1. PDP소자를 수직형으로 봉착하는 장치에 있어서,
    수평상태에서 패널의 전면판과 배면판을 정렬시킬 수 있는 수평정렬 장치부(1)와; 카트리지 형태의 클립묶음을 PDP소자의 대각 방향에서 동시에 체결하여 상기 수평 정렬 장치부(1)로부터 수평 정리된 패널의 어긋남을 방지하고 패널의 가로방향이 체결되면 다시 패널을 90도 각도로 회전시켜 세로방향의 클립을 전 공정과 동일하게 체결하는 클리핑 장치부(2)와; 상기 클리핑 장치부(2)로부터 고정된 PDP 패널을 대차에 수직상태로 거치시킬 수 있는 PDP소자 거치장치부(3)와; 상기 PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치된 PDP 패널을 하기 가열챔버(5)의 진공을 파괴하지 않은 상태에서 패널을 장입할 수 있는 장입챔버(4)와; 상기 장입챔버(4)로 장입되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 가열하는 가열챔버(5)와; 상기 가열챔버(5)로부터 가열되어 이송된 PDP 패널을 방전가스 분위기에서 봉착시키는 봉착챔버(6)와; 상기 봉착챔버(6)로부터 봉착된 PDP 패널의 온도를 방전가스 분위기에사 하강시키는 냉각챔버(7)와; 상기 냉각챔버(7)로부터 냉각된 PDP 패널을 수용하여 진공을 유지하며, 방전가스 주입과 봉지공정을 수행한 후, 패널을 상압 상태로 장출할 수 있는 장출챔버(8)와; 인라인 형태로 연결되어 수직상태에서 진공 봉착/배기 공정 및 방전 가스 주입 공정을 수행하도록 상기 장입챔버(4)와 진공봉착-배기챔버(5), 강온챔버(6) 및 장출챔버(7) 사이에 각각 설치된 진공 차단용 게이트 밸브와; 상기 장출챔버(8)로부터 장출된 PDP 패널을 탈거치하는 PDP패널 탈거치 장치부(8)와; 상기 가열챔버(5), 봉착챔버(6), 냉각챔버(7)와 배관 연결되어 방전가스를 제어 공급하는 방전가스 조절장치부(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 장입챔버(4)는 대형 로터리 펌프(용량: 5000ℓ/min 이상)와 부스터 펌프(용량: 1000㎥/hr 이상)에 의해 수분 이내에 저진공 영역(10-2 ~ 10-3 torr)까지 조절되며, 고진공 펌프(터보 분자펌프 또는 크라이오 펌프)에 의해 고진공 영역(10-5 ~ 10-6 torr)에 이를 수 있게 구성되면서, 상온에서 300℃까지 가열시킬 수 있는 히터(Heater)가 부착 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열챔버(5) 및 냉각챔버(7)는 상기 장입챔버(4) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브(Gate Valve)가 열렸을 경우 10-6 torr의 진공도를 유지하며, PDP소자의 가열온도를 보존하고 열렸던 게이트 밸브가 닫히면 상기 방전가스 조절장치부(15)의 저장소에 보유하고 있던 방전가스를 유입시켜 봉착챔버(6)와 유사한 방전가스 충진상태를 만들어 준 후 상기 봉착챔버(6) 쪽에 부착되어 있는 게이트 밸브를 열어서 PDP소자를 방전가스가 충진된 봉착챔버(6)에 장입시키고, 게이트 밸브를 닫은 후 다시 방전가스를 저장소로 회수하여 다음 PDP 패널의 장입을 준비하는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉착챔버(6)는 가열원으로서 가열소재(Heating Element)가 청결 파이프에 봉입된 덮개형 히터(Sheath Heater) 타입을 사용하며, 10-6 torr 범위의 진공도를 얻을 수 있도록 챔버 상부에 배관 연결된 고진공 펌프(터보 분자 펌프 또는 크라이오 펌프)와 로터리 펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각챔버(7)는 제조된 PDP 패널의 목표냉각온도가 150℃ 이하일 때 강제냉각을 위하여 냉각가스를 주입할 수 있으면서, 외벽에 냉각수를 통과시키면서, 내부 진공도가 상압에서 10-5 ~ 10-6 torr가 유지될 수 있도록 고진공펌프 및 로터리펌프와 배관 연결되어 있는 강온챔버가 인라인으로 설치되어 있는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자 제조용 수직형 진공봉착/배기장치.
  8. 청구항 1의 장치를 이용하여 PDP소자를 수직형으로 진공봉착하는 방법에 있어서,
    수평정렬 장치부(1) 및 클리핑 장치부(2)에 의하여 PDP소자의 전면판 배면판을 정렬하여 고정한 다음, PDP소자 거치장치부(3)에 의하여 수직상태로 거치시키는 단계와;
    상기 수직상태로 거치된 PDP소자를 장입챔버(4)를 통하여 10-3 torr 이상의 진공도로 유지된 가열챔버(5) 및 봉착챔버(6)로 진입시킨 다음, 방전가스인 Ar가스, Ar+Ne 혼합가스 또는 Ar+Ne+He 혼합가스, Ar+Ne+He+Xe 혼합가스 중에서 선택된 하나의 방전가스를 방전가스 조절장치부(15)로부터 300 torr 이상 주입한 단계와;
    상기 방전가스의 주입이 완료되면, 350~450℃의 봉착온도를 유지하여 봉착재료인 프리트 글래스의 버블링 현상이 억제되도록 PDP소자를 봉착시키는 단계와;
    상기 PDP소자의 봉착공정이 완료되면, 강온챔버(7)를 거쳐 냉각시키고, 장출챔버(8)를 통하여 장출되어 PDP소자 탈거치 장치부(9)를 통하여 배출되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스주입홀이 존재하지 않는 PDP소자의 제조방법.
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