KR100607051B1

KR100607051B1 - 디스플레이 패널의 실링 방법과, 디스플레이 패널의 실링 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100607051B1
Application number: KR1020040090468A
Authority: KR
Inventors: 박신서; 서규식
Original assignee: (주) 센불
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2006-08-02
Also published as: KR20060041393A

Abstract

본 발명은 FED 및 평판 디스플레이 패널의 실링 방법과, 디스플레이 패널용 실링소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 디스플레이 패널의 제조에 사용되는 실링 부재의 제조 방법으로서, 유리 프릿(frit)과, 프릿 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인 유기용매와, 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 3.0 중량부인 유기결합제를 혼합하여 혼련물을 제조하는 단계; 혼련물을 토련하여 배토를 만드는 단계; 배토를 성형하여 실링 부재 성형체를 만드는 단계; 성형체를 가소하는 단계를 포함하는 실링 부재의 제조 방법을 제공한다.

FED, 실링, 소성, 융착

Description

디스플레이 패널의 실링 방법과, 디스플레이 패널의 실링 부재 및 그 제조 방법 {Sealing method of display panel, sealing material of display panel and fabrication method thereof}

도 1은 FED에서 두 개의 유리대향면을 접합함에 있어서 본 발명의 실링 부재를 사용한 것을 도시한 것이고,

도 2는 테이프 형상으로 제작된 본 발명의 실링 부재를 도시한 사진이다.

본 발명은 디스플레이 패널의 제조 중에 사용되는 실링 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계방출 디스플레이(FED)와 같은 평판 디스플레이 패널 제조 중에 상판인 애노드 유리판과 하판인 캐소드 유리판을 서로 접합하는 실링 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전계방출 디스플레이(field emission display : FED, 이하 FED)는 두 개의 유리 대향면인 애노드 유리판과 캐소드 유리판으로 구성되는 것으로서, 전자방출원이 있는 캐소드에서 방출된 전자가 애노드의 형광체에 충돌하면서 빛을 발생시키는 평판 표시장치이다.

이러한 FED 분야의 핵심 기술 중에는 두 개의 유리판을 서로 접합하는 실링 글래스(glass)의 개발과, 패널 내부를 고진공으로 유지하기 위한 부품의 개발 등이 있다.

패널 내부의 진공도를 확보하기 위해서는 실링 글래스가 유리판들과 친화성이 있어 응력 등을 발생시키지 않아야 하며, 패널이 장시간 고온처리를 거치는 동안 정렬오차가 발생하고 수명도 감소할 우려가 있기 때문에 가능한 한 저온에서 공정이 진행되는 것이 바람직하며, 따라서 현재 저융점 저열팽창계수를 가지는 실링 글래스로서 PbO-B₂O₃계, PbO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-B ₂O₃-SiO₂-ZnO계, PbO-B₂O₃-ZnO계, PbO-B₂O₃-V₂O₅계 등을 기초 조성으로 한 비정질 또는 결정질 물질을 사용하고 있다.

이러한 저융점의 실링 글래스를 사용한 종래 기술로는, PbO-B₂O₃-ZnO 계의 유리 프릿(frit)을 유기용매 및 유기결합제와 혼합하여 페이스트(paste)로 제조한 것이 있다. 즉, 이 페이스트를 두 개의 유리판이 서로 접촉하는 유리판의 가장자리에 도포한 후 소성하여 두 유리판을 서로 접합한다.

그러나 이러한 종래 기술에서는 유기결합제가 충분히 연소되지 못하고 페이스트 내에 잔류하고 있다가 소성 시 기포를 발생시켜 기밀성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 애노드 유리판과 캐소드 유리판을 서로 접합하는 공정에서 용매에 의한 전자 방출원의 오염으로 일함수를 변화시키는 문제점이 있었다.

그리고 종래에는 두 유리판이 서로 접촉하는 부분인 유리판의 가장자리를 따 라서 페이스트를 일일이 수작업으로 도포하여야 하므로, 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 상판인 애노드 유리판과 하판인 캐소드 유리판의 실링에 있어서 내부 기포 발생 및 기밀성 저하를 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유리판을 실링하는 페이스트와 전자 방출원과의 반응으로 인한 오염을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 패널의 실링 작업을 자동화하여 FED의 생산성을 향상시키는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 디스플레이 장치의 패널을 실링하는 재료로서 페이스트가 아닌 고체의 실링소자를 제공한다.

즉, 본 발명에서는 디스플레이 패널의 제조에 사용되는 실링 부재의 제조 방법으로서, 유리 프릿(frit)과, 프릿 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인 유기용매와, 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 3.0 중량부인 유기결합제를 혼합하여 혼련물을 제조하는 단계; 혼련물을 토련하여 배토를 만드는 단계; 배토를 성형하여 실링 부재 성형체를 만드는 단계; 성형체를 가소하는 단계를 포함하는 실링 부재의 제조 방법을 제공한다.

이 때 프릿은 입도가 1 내지 15㎛인 것으로 사용하는 것이 바람직하다.

혼련물을 토련할 때에는 대기토련한 후 진공토련할 수 있다.

배토를 성형할 때에는 압출성형할 수 있으며, 예를 들면 실린더(cylinder) 타입의 압출기를 사용할 수 있다.

혼합하는 단계에서는 프렛믹서(fret mixer)를 이용하여 혼합할 수 있다.

상술한 실링 부재는 FED에서 애노드 유리판과 캐소드 유리판을 서로 접합하는 실링 글래스(glass)이다.

성형체를 가소하는 단계에서는 300-400℃에서 10-60분간 가소하는 것이 바람직하며, 가소 온도인 300-400℃에 도달하기까지 분당 1-5℃의 속도로 승온한 후 가소하는 것이 바람직하다.

성형체를 만드는 단계에서는 테이프(tape) 형상으로 만들 수 있다.

또한, 본 발명에서는 디스플레이 패널에서 두 개의 유리대향면을 서로 접합하는 실링 부재로서, 유리 프릿(frit)과, 프릿 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인 유기용매와, 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 3.0 중량부인 유기결합제를 포함하는 출발물질을 압출성형한 성형체이고, 밀도가 1-5 g/㎤인 실링 부재를 제공한다.

이 때 프릿은 PbO-B₂O₃계, PbO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-B ₂O₃-SiO₂-ZnO계, PbO-B₂O₃-ZnO계, PbO-B₂O₃-V₂O₅계 중의 어느 한 유리 조성에 SiO₂, PbTiO₃, 및 근청석(cordierite) 중에서 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 상기 유리 조성 100에 대하여 1-5 중량부 포함하는 것이 바람직하다.

유기용매는 BCA(butyl cellosolve acetate) 또는 아세테이트(acetate)일 수 있고, 유기결합제는 아크릴(acryl)계 또는 셀룰로오스(cellulose)계일 수 있다.

또한 본 발명에서는 상술한 실링 부재를 이용하여 디스플레이 패널에서 두 개의 유리대향면을 서로 접합할 때에 실링 부재를 380-450℃에서 10-60분간 소성하여 융착하는 실링 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

FED를 포함한 평판 디스플레이 장치를 제조하는 공정 중에서 가장 핵심적인 기술은 진공 패키징 기술이다. FED는 진공 내에서의 전계방출에 의해 동작하는 소자이므로 패널 내부가 반드시 진공으로 유지되어야 한다.

즉, 진공 패키징에 의해 전자의 평균 자유행정을 증가시키고, 방출부에 기체 입자들이 흡착되어 일함수를 변화시키는 것을 방지하고 이온화된 기체에 팁이 물리적 및 화학적으로 손상되거나 전자선의 궤적이 변화하는 것을 방지하며, 수증기, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄 등에 의해 형광체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 두 개의 유리판을 서로 접합하여 패널을 실링하는 데 있어서, 종래의 페이스트를 대신하여 고체상태의 실링 부재를 제공한다. 본 발명의 실링 부재는 성형체를 1차로 열처리(가소성)한 가소체이고, 이러한 가소체를 두 유리판 사이에 위치시킨 후에는 적정 온도에서 소성하여 가소체가 융착되면서 실링이 이루어지도록 한다.

도 1은 FED(100)에서 두 개의 유리대향면인 애노드 유리판(10a)과 캐소드 유리판(10b)를 접합함에 있어서, 본 발명의 실링 부재(20)를 사용한 것을 도시한 것이다. 즉, 애노드 유리판(10a)과 캐소드 유리판(10b) 사이에 본 발명의 실링 부재(20)를 위치시키고, 이후 적정 온도 및 시간에서 소성하여 실링 부재가 융착되면서 애노드 유리판(10a) 및 캐소드 유리판(10b)이 서로 접합되어 실링이 이루어지도록 한다.

본 발명에 따른 디스플레이 패널용 실링 부재를 제조하기 위해서는 먼저, 유리 프릿(frit)과, 프릿 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부의 유기용매와, 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 3.0 중량부의 유기결합제를 혼합하여 혼련물을 제조한다.

바람직하게는 유기용매를 프릿 100 중량부에 대해 6 내지 7 중량부 포함하고, 유기결합제를 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 1 중량부 포함할 수 있다.

여기서, 프릿의 조성은 통상적으로 저융점 유리인 PbO-B₂O₃계, PbO-B₂O ₃-SiO₂계, PbO-B₂O₃-SiO₂-ZnO계, PbO-B₂O₃-ZnO계, PbO-B₂O₃-V₂O₅계 등의 유리 조성을 의미한다. 예를 들어 PbO-B₂O₃-ZnO 계 유리 조성의 경우, 주성분인 PbO, B₂O ₃, ZnO가 각각 PbO 75-85 중량%, B₂O₃ 5-10 중량%, ZnO 1-5 중량% 포함되고, 기타 SiO₂를 포함한 각종 미량 성분들이 포함된 조성이다.

또한, 프릿에는 상술한 유리 조성에 열팽창계수 및 젖음성(wetting) 등을 조절하기 위해 첨가제로서 SiO₂, PbTiO₃, 및 근청석(cordierite) 등을 단독 또는 복합 으로 첨가할 수 있다. 이들 첨가제(SiO₂, PbTiO₃, 및 근청석(cordierite)의 단독 또는 복합 첨가)는 선택적으로 첨가하는 것으로서, 그 첨가량은 유리 조성 100에 대하여 1-5 중량부인 것이 바람직하다.

유기용매 및 유기결합제는 원료에 가소성을 부여하기 위해 첨가하는 것이다. 왜냐하면 실링 부재의 양산을 위해서는 성형공정의 자동화가 필수적이며, 이를 위해서는 원료에 가소성을 부여하여야 하기 때문이다.

유기용매로는 BCA(butyl cellosolve acetate) 또는 아세테이트(acetate) 등을 사용하고, 유기결합제로는 아크릴(acryl)계 또는 셀룰로오스(cellulose)계 등을 사용한다.

만약 유기용매를 프릿 100에 대해 5 중량부보다 적게 첨가하면 가소성이 결여되어 성형이 되지 않고, 30 중량부보다 많이 첨가하면 반죽이 너무 질어져서 균일한 압전달이 되지 않으므로 성형체의 치수가 균일하지 못하고 편차가 발생될 수 있다. 따라서 유기용매는 프릿 100에 대해 5 내지 30 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 유기결합제를 프릿 100에 대해 0.1 중량부보다 적게 첨가하면 가소성이 결여되어 성형이 되지 않고, 0.3 중량부보다 많이 첨가하면 가소 단계에서 휘발되지(burn out) 못하고 제품 내에 잔류하여 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 유기결합제는 프릿 100에 대해 0.1 내지 3.0 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

상술한 원료들을 모두 첨가한 후 프렛믹서(fret mixer)를 이용하여 혼합하여 혼련물을 제조한다.

다음, 제조된 혼련물을 토련하여 배토를 만든다. 토련은 앙금질이라는 용어로 불리기도 하는데, 원료 내에 포함된 공기를 빼내면서 반죽하는 것을 일컫는 용어이다. 본 발명에서는 혼련물을 스크류 타입(screw type)의 압출기에 넣고 대기토련을 진행하여 유기용매 및 유기결합제가 프릿과 충분히 혼련되도록 한 후 진공토련을 진행함으로서 배토 내부의 기공을 제어할 수도 있다.

이렇게 해서 얻어진 배토를 사용하여 목적하는 실링 부재의 형상으로 성형하는데, 이 때 성형공정은 자동화로 이루어지므로 가소성이 없는 프릿에 대하여 성형성이 적정 범위 내의 균일한 값을 가지는 것이 요구된다. 성형성에 영향을 미치는 요인으로는 프릿의 입도와 입도분포가 있다. 적정 성형성 확보를 위해 요구되는 프릿의 입도는 대략 1 내지 15㎛ 이다.

성형할 때에는 균일한 압력전달이 가능한 실린더 타입(cylinder type)의 압출기를 사용하여 성형체를 만들 수 있다.

예를 들어 본 발명의 실링 부재는 목적하는 폭 및 길이를 가지는 테이프(tape) 형상으로 제작하여 실링하고자 하는 부위에 접착테이프와 같은 방법으로 사용할 수도 있다.

다음, 성형체를 1차 열처리(가소)하여 본 발명의 실링 부재를 완성한다. 실링 부재의 원료로 사용한 PbO-B₂O₃-ZnO 계 유리 조성은 연화온도가 낮아서 적정한 가소 온도 영역이 비교적 좁다. 적정 가소 조건을 찾기 위한 실험을 통해 얻은 최적의 가소 조건은 300-400℃에서 10-60분간 가소하는 것이다.

또한, 가소온도 300-400℃에 도달하기까지 분당 1-5℃의 속도로 승온하는 것이 바람직하다.

상술한 조건으로 가소하는 동안에 유기물은 휘발되어 실링소자의 특성을 열화시키는 유기 잔류물이 제거된다.

완성된 실링 부재는 1-5 g/㎤인 밀도를 가진다. 완성된 실링 부재를 이용하여 디스플레이 패널을 실링할 때에는 두 유리판의 대향면 사이에 실링 부재를 위치시킨 후 380~450℃에서 10-60분간 소성하여 실링 부재가 융착되면서 실링이 이루어지도록 하며, 이로써 치밀화된 고품질의 FED 및 평판 디스플레이장치를 제조한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 종래 페이스트에 비해 유기결합제의 양을 줄이고 가소체를 만들면서 유기결합제를 연소시키므로 실링 부재 내에 잔류 유기물의 양이 거의 없어, 패널의 실링 작업 시 내부 기포 발생 및 기밀성 저하가 방지되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 실링 부재를 사용하면 종래의 페이스트에 비해 균일한 성능의 효과가 기대 되며 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 종래 페이스트를 사용할 때 문제가 되었던 페이스트와 전자 방출원과의 반응으로 인한 오염이 방지되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 종래 페이스트를 수작업으로 도포하던 것과는 달리, 실링 부재를 이용하여 패널의 실링 공정을 자동화할 수 있는 장점이 있으며, 이로 인해 디스플레이 장치의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 실링 부재를 성형하는 공정을 자동화하여 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.

Claims

유리 프릿(frit)과, 상기 유리 프릿에 대해 5 내지 30 중량부인 유기용매와, 상기 유리 프릿에 대해 0.1 내지 3.0 중량부인 유기결합제를 혼합하여 혼련물을 제조하는 단계;

상기 혼련물을 토련하여 배토를 만드는 단계;

상기 배토를 성형하여 고체상태의 실링 부재 성형체를 만드는 단계; 및

상기 성형체를 가소하는 단계

를 포함하는 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 유리 프릿은 입도가 1 내지 15㎛인 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 혼련물을 토련하는 단계는 대기토련한 후 진공토련하여 이루어지는 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 배토를 성형하는 단계는 압출성형에 의해 이루어지는 실링 부재의 제조 방법.
제4 항에 있어서,

상기 배토를 성형하는 단계는 실린더(cylinder) 타입의 압출기를 사용하는 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 혼합 단계는 프렛믹서(fret mixer)를 이용하는 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 실링 부재는 상기 디스플레이 패널에서 두 개의 유리대향면을 서로 접합하는 실링 글래스(glass)인 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 성형체를 가소하는 단계는 300-400℃에서 10-60분간 가소하여 이루어지는 실링 부재의 제조 방법.
제8 항에 있어서,

상기 성형체를 가소하는 단계는 분당 1-5℃의 속도로 승온한 후 가소하여 이루어지는 실링 부재의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 성형체를 만드는 단계는 상기 성형체를 테이프(tape) 형상으로 만드는 실링 부재의 제조 방법.
유리 프릿(frit);

상기 유리 프릿에 대해 5 내지 30 중량부인 유기용매; 및

상기 유리 프릿 100 중량부에 대해 0.1 내지 3.0 중량부인 유기결합제

를 포함하고,

그 밀도가 1-5 g/㎤인 고체상태의 성형체로 이루어지는 실링 부재.
제11 항에 있어서,

상기 유리 프릿은 PbO-B₂O₃계, PbO-B₂O₃-SiO₂계, PbO-B₂O₃-SiO₂-ZnO계, PbO-B₂O₃-ZnO계, PbO-B₂O₃-V₂O₅계 중의 어느 한 유리 조성으로 이루어지는 실링 부재.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,

상기 유리 프릿의 입도는 1 내지 15㎛인 실링 부재.
제11 항에 있어서,

상기 유기용매는 BCA(butyl cellosolve acetate) 또는 아세테이트(acetate)인 실링 부재.
제11 항에 있어서,

상기 유기결합제는 아크릴(acryl)계 또는 셀룰로오스(cellulose)계인 실링 부재.
제11 항에 있어서,

상기 유리 프릿은 SiO₂, PbTiO₃, 및 근청석(cordierite) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 첨가제를 상기 유리 조성에 대하여 1-5 중량부 포함하는 실링 부재.
제 11 항의 실링 부재를 이용한 실링 방법에 있어서,

상기 실링 부재를 이용하여 디스플레이 패널에서 두 개의 유리대향면을 서로 접합할 때에는 상기 실링 부재를 380-450℃에서 10-60분간 소성하여 융착하는 디스플레이 패널의 실링 방법.