KR100558526B1 - 오링을 이용한 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법 - Google Patents

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Abstract

오링을 이용하여 평판 디스플레이 장치를 패키징하는 방법이 개시된다. 본 발명의 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법은 애노드 전극이 형성된 상부 기판과 캐소드 전극이 형성된 하부 기판을 준비하고 상기 상하부 기판의 일측에 형성된 홀(hole)에 배기관를 봉착한다. 상기 하부기판의 가장자리 상에 오링을 개재하여 하부기판과 상부기판을 정렬하여 클립으로 클램핑하여 상기 상하부기판을 배기장치로 이송하여 배기관를 통하여 상하부기판 내부를 진공상태로 펌핑시킨다. 이 때, 펌핑이 진행되면서 패널 내부는 진공에 가까워지면서 상하부 기판은 패널 내부와 외부의 압력 차이로 인하여 합착하게 된다.
디스플레이, 패키징, 오링, 배기관, 펌핑

Description

오링을 이용한 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법{METHOD FOR PACKAGING OF FLAT PANEL DISPLAY INCLUDING O-RING}
도 1은 종래 기술에 따른 PDP의 패키징 방법 및 배기 공정을 설명하기 위한 도면,
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 FED의 하부기판과 상부기판을 봉착하여 제조하는 방법을 나타내는 사시도들,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PDP를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 FED를 나타내는 사시도, 및
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법을 나타내는 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11, 24, 31, 41, 51 : 상부기판
13, 25, 33, 43, 53 : 하부기판
36, 46, 56 : 오링 32, 42 : 토르 실
37, 47, 57 : 클립 52 : 배기관
54 : 애노드 전극 55 : 캐소드 전극
본 발명은 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오링을 이용한 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD) 장치는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하 PDP), 전계방출표시소자(Field Emission Display: 이하 FED), 진공형광소자(Vacuum Fluorescent Dispaly, 이하 VFD) 등으로 나뉘어질 수 있으며, 저소음, 저전력 시대인 21세기 사회의 정보전달 매체로 각광을 받고 있다.
이들 평판 디스플레이 장치들은 상부기판 및 하부기판을 접착하여 제조하고 있다.
예컨대, PDP(Plasma Display Panel)는 전기 방전에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 상기 PDP의 제조공정은 전면 유리판과 배면 유리판을 각각 별도로 제조하고 이들을 융착시킨 후 방전가스를 주입하여 완성한다. 즉, PDP는 투명전도막(ITO) 전극, 버스(BUS) 전극, 유전층, 산화마그네슘(MgO) 보호층 등이 형성된 전면 유리판과, 어드레스용 전극, 반사막, 격벽, 형광막이 형성되어 있는 배면 유리판을 150μm 이내로 근접시켜 봉착한 후 내부 공간에 플라즈마 가스를 주입시켜 형성한다.
이러한 PDP의 전면 유리판과 배면 유리판의 패키징 방법으로는 배면 유리판 둘레에 프릿(frit)과 유기 용매를 혼합하여 페이스트 형태로 제조한 프릿 페이스트 를 도포한 후 대기 상태에서 가소성 공정을 거쳐 진공으로 배기한 후 가스를 주입하고 최종적으로 유리튜브를 토치나 히터블록을 이용하여 밀봉하는 방법을 사용하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 PDP의 패키징 방법 및 배기 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상부기판(11)과 하부기판(13)을 대기 중에서 봉착용 프릿(12)를 이용하여 용융 봉착시키고, 상기 하부기판(13)의 모서리에 소정의 구멍을 형성한 후, 구멍의 둘레로 배기용 유리관(14)을 봉착용 프릿을 사용하여 용융 봉착시킨다. 상기 유리관(14)을 진공챔버의 배기구에 연결시키고, 배기구에 연결된 유리관을 통해 패널 내부를 진공상태로 유지한 후, 유리관을 통해 아르곤(Ar) 개스를 유입시켜 패널 내부를 리프레쉬(refresh)시킨다.
이와같은 과정을 2-3회 반복한 후 방전용 개스를 약 400 torr 정도로 채우고 전압 인가에 의해 방전을 유도하여 표면상에 있는 불순물을 제거하기 위한 플라즈마 세척과정을 수행한다. 최종적으로 배기구를 통해 배기과정을 반복한 뒤 소정의 방전개스를 요구되는 압력(300-500 torr)만큼 주입하고 용융에 의해 유리관을 밀봉(tip-off)함으로써 플라즈마 표시 소자의 패키징 및 배기 과정을 완료하게 된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 FED의 하부기판과 상부기판을 접착하여 패키징하는 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 2a를 참조하면, 분말 상태의 프릿을 유기 용매인 비이클과 혼합하여 반죽물 상태로 제조하여 저장용기(23)에 넣은 후에 디스펜서(26)를 이용하여 하부기판 (25) 상에 제1 프릿(26a)을 도포한다. 상기 하부기판(25) 상에는 음극판(20), 격자형 스페이서(28) 및 전극(29)이 형성되어 있다. 도포된 프릿은 약 100℃ 정도에서 10분 정도 건조공정을 행한다.
도 2b를 참조하면, 상기 제1 프릿(26a)이 도포된 하부기판(25) 상에 사이드 글라스(side glass, 27)를 올려 놓고, 상기 사이드 글라스(27) 상에 제2 프릿(26b)을 상기 제1 프릿(26a)과 동일하게 도포한다.
도 2c를 참조하면, 상기 제2 프릿(26b)이 도포된 사이드 글라스(27) 상에 상부기판(24)를 적층하고 소결 열처리하여 상부기판 및 하부기판을 접착시킨다.
이와 같이 FED와 같은 디스플레이 장치에서의 상부기판과 하부기판을 패키징하는 방법은 분말 형태의 프릿을 유기용매인 비이클과 혼합하여 반죽물 상태로 제조하여 저장 용기에 넣은 후에 디스펜서를 이용하여 하부기판에 도포하는 방법을 사용하고 있다. 그런데, 프릿을 유기 용매와 혼합하는 과정 및 주변환경(온도 , 습도 등)에 따라 반죽물의 점도가 변하게 되며, 이는 반죽물의 보관 및 이송, 도포가 어려워지는 문제점이 발생한다. 즉, 반죽물의 점도가 변하면, 디스펜서(26)에서 글라스 프릿의 토출이 원활하지 않게 된다.
또한, 프릿을 하부기판에 도포한 후에는 반드시 건조 공정을 거쳐야만 열처리가 가능하므로 공정이 복잡해지고 시간이 많이 소요되며, 건조 공정 중에 하부기판에 휨 현상이 발생할 수도 있다. 이에 더하여, 저장용기(23) 및 디스펜서(26)에서 반죽물을 제거 또는 청소시에 매우 많은 시간이 소요되며, 비효율적인 수작업을 수반할 수밖에 없다.
상술한 프릿을 사용한 유리의 접합은 FED, PDP, VFD 생산공정에 사용되는 기술로서, 하부기판 및 상부기판을 접합 후에는 유리 기판의 한 면에 미리 마련된 배기 튜브(tube)를 통하여 유리 기판 사이를 소정의 진공도까지 배기시킨다. 배기에 소요되는 시간은 통상 10시간 이상이 소요된다. 배기 후 FED, VFD는 튜브(tube)를 가열 밀봉시키고, PDP는 배기 튜브(tube)를 통해 방전 가스를 주입한 후 튜브를 가열 밀봉시킨다.
상기의 기존 유리 기판 접합방식과 접합 후 배기 방식은 다음과 같은 문제를 내포하고 있다.
프릿을 사용하므로 프릿의 도포, 건조, 가소결, 본소결 공정과 같은 많은 공정과 시간이 필요하며, 본소결 공정 중에 유리에 형성된 전극물질 등이 잔류하고 있는 산소가스 등에 의해 특성이 저하되는 문제를 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상부기판 및 하부기판의 접착이 용이하면서도 공정이 간단한 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 프릿의 도포, 건조, 열처리 소결 공정이 필요하지 않은 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법은 애노드 전극이 형성된 상부 기판과 캐소드 전극이 형성된 하부 기판을 준비하 고 상기 상하부 기판의 일측에 형성된 홀(hole)에 배기관를 봉착한다. 이어서, 상기 하부기판의 가장자리 상에 오링을 개재하여 하부기판과 상부기판을 정렬하여 클립으로 클램핑하여 상기 상하부기판을 배기장치로 이송하여 배기관를 통하여 상하부기판 내부를 진공상태로 펌핑시킨다. 이 때, 펌핑이 진행되면서 패널 내부는 진공에 가까워지면서 상하부 기판은 패널 내부와 외부의 압력 차이로 인하여 합착하게 된다. 이어서, 상기 배기관을 핀치오프시킨다.
본 발명에 있어서, 상기 오링 외부의 상부기판 및 하부기판 사이에 밀봉제를 충전하며, 상기 밀봉제는 토르 실(torr seal)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 평판 디스플레이 장치는 FED, VFD, 유기 EL 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또는, 상기 평판 디스플레이 장치는 PDP일 수 있으며, 이 경우 상기 배기관을 통하여 플라즈마 방전 개스를 주입하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 오링에 대응하여 상부기판 및 하부기판에 그루브(groove)가 형성되어 정렬이 용이하게 하는 것이 바람직한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 각 층 및 물질들의 모양 및 두께는 설명의 편의를 위하여 과장 또는 개략화된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 부재를 지칭한다.
본 발명의 실시예에서는 상부기판과 하부기판을 패키징하기 위하여 오링(O- ring)을 이용하여 상하부 기판을 소정거리 이격된 상태에서 클램핑한 후에 패널 내부를 진공 배기한다. 이 때, 상하부 기판의 패널 내부와 외부의 압력 차이에 의하여 상하부 기판은 패키징된다. 이와 같이 본 발명은 프릿을 사용하지 않으며, 종래의 열처리 소결 공정은 불필요하므로 공정이 현저하게 간단하며 경제적이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PDP를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 격벽(35)이 형성되어 있는 하부기판(33)의 가장자리에 오링(36)이 개재되어 상부기판(31)이 패키징되어 있다. 상기 하부기판(33) 및 상부기판(31)은 탄성력이 있는 클립(37)으로 클램핑되어 있으며, 상기 오링(36)의 외부에는 토르실 등의 밀봉제(32)가 충전되어 상기 상하부 기판이 견고히 패키징되어 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 FED를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 음극판(40), 격자형 스페이서(48)와 전극(49)이 형성된 하부 기판(43)의 가장자리에 오링(46)이 개재되어 상부 기판(41)이 패키징되어 있다. 상기 하부기판(43) 및 상부기판(41)은 탄성력이 있는 클립(47)으로 클램핑되어 있으며, 상기 오링(46)의 외부에는 토르실 등의 밀봉제(42) 충전되어 상하부 기판이 견고히 패키징되어 있다.
도 3 및 도 4의 오링(36, 46) 내부에는 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 오링의 열화를 방지하기 위하여 상기 오링의 안쪽으로 상기 오링에 인접하게 사이드 글라스 또는 격벽을 구비할 수 있으며, 상기 오링에는 금속이나 테프론 등을 코팅할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 애노드 전극(54)이 형성된 상부기판(51)과 캐소드 전극(55)이 형성된 하부기판(53)을 준비한다. 상기 상부기판(51) 및 하부기판(53) 상의 가장자리에는 이후에 오링이 정렬되는 그루브(58)가 형성되어 있다.
상기 하부기판(53)에는 튜브로 배기관(52)를 봉착한다. 상기 배기관은 상부기판에 봉착할 수도 있다. 이어서, 상기 상하부기판의 전처리 공정을 진행한다. 애노드 전극이 형성된 상부기판(51)은 400℃ 정도에서 전처리 공정을 진행하며, 캐소드 전극이 형성된 하부기판(53)은 100℃ 정도에서 전처리 공정을 진행하는 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 100℃ 이상의 온도에서도 전처리 공정을 수행할 수 있다. 전처리 공정은 전극 등에 잔류하는 가스를 제거하기 위해서이다.
도 5b를 참조하면, 상기 하부 기판(53) 상에 형성된 그루브(58) 상에 오링(O-ring, 56)을 개재한 상태에서 그 위에 상부 기판(51)을 정렬시킨다. 이 경우, 현미경으로 하부기판(53)과 상부기판(51)에 미리 패터닝되어 있는 정렬마크를 보면서 정렬을 한 후에 탄성력이 있는 클립(57)를 이용하여 정렬이 틀어지지 않게 주의하면서 압착하게 한다. 상기 오링(56)은 신축성이 있는 다양한 재질로 만들어 질 수 있으며, 금속이나 테프론 등을 코팅할 수 있다. 상기 오링(56)은 하부기판 상에 위치시키기 전에 230℃ 정도에서 전처리 공정을 진행할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 정렬이 이루어진 상기 상하부기판(51, 53)을 배기장치(60)로 이송한다. 배기관(52)을 진공펌프(63)에 물려 펌핑을 함과 동시에 패널 내 부의 불순물을 제거하기 위하여 패널을 가열하기도 한다. 펌핑이 진행되면서 패널 내부는 진공에 가까워지면서 상하부 기판은 패널 내부와 외부의 압력 차이로 인하여 합착하게 된다. 즉, 상하부 기판 내부의 진공과 외부의 대기압과의 압력 차이로 인하여 진공 패키징된다. 패널이 원하는 진공도에 이르렀을 때 배기관(52)의 중간을 국부 가열장치(65)로 가열하면서 핀치-오프(pinch-off) 공정에 의해 잘라내 패널의 내부와 격리시키게 된다. 이 경우, 격리된 패널의 진공도가 핀치-오프시 재차 진공도가 나빠지기 때문에 패널의 내부에 미리 장치해두었던 게터(미도시)를 활성화시켜 진공도를 다시 회복하여 평판 디스플레이 장치의 패키징을 완성하게 된다.
이어서, 상기 상하부 기판을 배기장치(60)에서 꺼내어 오링(56) 외부의 상하부 기판 사이에, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 토르 실(torr seal, 32, 42) 등의 밀봉제를 충전시킬 수 있다.
한편, PDP의 경우에는 상기 상하부 기판(51, 53)의 일측에 형성된 배기관(52)를 통하여 He, Ne, Ar, Xe 등의 플라즈마 방전개스를 주입하고 핀치오프하여 PDP를 완성한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 상부기판 및 하부기판의 접착이 용이하면 서도 공정이 간단하게 평판 디스플레이 장치를 패키징할 수 있다.
또한, 본 발명은 소성 공정이 필요하지 않으므로 가열수단과 프릿이 필요하지 않으므로 경제적인 평판 디스플레이 장치를 패키징할 수 있다.

Claims (7)

  1. 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법에 있어서,
    애노드 전극이 형성된 상부기판과 캐소드 전극이 형성된 하부기판을 준비하는 단계;
    상기 상하부 기판의 일측에 형성된 홀(hole)에 배기관를 봉착하는 단계;
    상기 하부기판의 가장자리 상에 오링을 개재하여 하부기판과 상부기판을 정렬하여 클립으로 클램핑하는 단계;
    정렬이 이루어진 상기 상하부기판을 배기장치로 이송하여 배기관를 통하여 상하부기판 내부를 진공상태로 배기시키는 단계; 및
    상기 배기관을 핀치오프시키는 단계를 포함하는 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오링 외부의 상부기판 및 하부기판 사이에 밀봉제를 충전하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 진공 봉착 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉제는 토르 실(torr seal)인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 진공 봉착 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 디스플레이 장치는 FED, VFD, 유기 EL 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 디스플레이 장치는 PDP인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기관을 통하여 플라즈마 방전 개스를 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상하부기판을 정렬하는 단계에 있어서,
    상기 오링에 대응하여 상부기판 및 하부기판에 그루브가 형성되어 정렬이 용이하게 되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치의 패키징 방법.
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