KR100880373B1 - 평판 디스플레이 소자의 디스펜스 도포 방식 적용 프릿일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물 및 프릿 일체형배기관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 디스플레이 소자의 디스펜스 도포 방식 적용 프릿 일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물 및 프릿 일체형 배기관의 제조방법에 관한 것으로, 350,000 내지 450,000cps의 고점도 무연 프릿 페이스트 조성물을 사용하고, 소성온도와 건조온도 등을 조정하여, 봉착과정에서 기포가 발생되지 않고 균일한 도포가 가능하도록 하며 부착 기밀을 유지하는 우수한 품질을 갖는 프릿일체형 배기관을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

무연, 프릿, 배기관, 납

Description

평판 디스플레이 소자의 디스펜스 도포 방식 적용 프릿 일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물 및 프릿 일체형 배기관의 제조방법{Manufacturing method and composition of flit in one united exhausting pipe of flat panel display device}

본 발명은 평판 디스플레이 소자의 디스펜스 도포 방식 적용 프릿 일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물 및 프릿 일체형 배기관의 제조방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이라 하면 PDP(Plasma Display Panel) 및 LCD 등이 있으며, 이중 PDP란 도 1에 나타내는 바와 같이 어드레스(address) 전극, 유전체, 형광체, 격벽, 보호막이 형성된 구조물로 이루어진 배면 유리(11)와 전면 유리(13) 2매를 2.0~6.0mm 내외의 선폭과 150~200㎛ 높이로 봉착한다. 그리고, 배면 유리(11)의 배기공 가장자리를 실(Seal) 프릿(17)과 배기관(18)을 이용하여 실링하며 배기관(18)을 이용하여 배면 유리(11)와 전면 유리(13)에 흡착된 수분, 불순물 가스를 300-380℃ 정도로 가열하여 배기한 후, 내부에 방전가스 기체를 주입하며 누출 방지를 위하여 봉착 배기관을 봉합(Tip off)한다. 이에 따라 평판 디스플레이(PDP)에 전압을 가하면 가스에서 자외선이 발생되면서 격벽(15) 내부의 형광체를 자극하여 발광 을 하게 되고 이러한 발광이 가시광선으로서 우리의 눈에 영상으로 보여 지게 되는 것이다.

한편, 상기한 배기과정은 PDP의 배기와 실링 및 밀봉과정에서 패널 내부에는 기밀이 유지되어야 하고, 배기관 봉착부 및 배면 유리 실링부에는 기포가 없어야하며 형상이 안정적이며 기밀성을 유지하여야 하며, 이는 PDP의 품질, 수명 및 파손 발생에 큰 영향을 미친다.

상기한 배기관용 프릿 및 실 프릿은 현재 국내에서는 납성분이 일반적으로 70 ~ 80% 함유된 유연 프릿을 사용하고 있으며, 상기한 유연 프릿은 유연성(흐름성이 22mm 내지 30mm 이상을 유지)이 우수하여 유리기판의 실링 형성에 있어서 중요한 요소인 도포 폭, 높이의 균일성, 표면상태, 형성위치의 정확도 등이 전반적으로 안정적이다.

그러나, 최근 유럽을 비롯한 선진국에서 환경오염에 대한 대응으로 친환경 규제를 실시하고 있어서 규제 원소인 납이 포함되지 않은 무연 프릿의 개발이 활발히 진행되고 있다.

그 예로서 대한민국 등록특허 10-0653408호에는 Bi₂O₃ 30-45%, ZnO 13-35% 및 B₂O₃ 20-35%를 함유한 프릿 70-90중량%와 아크릴레이트(acrylate) 바인더 고분자를 가진 비클 또는 니트로셀로즈(Nitrocel-Lulose) 바인더 비클 10-30중량%로 구성된 조성물로 20,000 내지 80,000cps의 중점도 무연 실 프릿에 대한 기술이 공개되어 있는데, 납을 주성분으로 하는 유연 대비 무연 프릿은 일반적으로 연화점 및 유 리전이온도가 상당히 높기 때문에 공정온도가 높아야 한다.

또한, 상기한 종래의 10-0653408호는 전면과 배면유리 측면 봉착용으로 사용되는 것으로, 배기관에 프릿을 디스펜스 방식으로 도포하기에는 적합하지 않은데, 이는, 배기관용 프릿은 배기관의 후레아(Flare) 부분에 0.40g 정도의 량으로 일정한 면적으로 디스펜스 하여야 함으로 디스펜스 후 프릿의 형상 및 도포면적이 안정적인 고점도 프릿 페이스트 조성물이 요구되나, 상기한 20,000 내지 80,000cps의 중점도 프릿을 사용할 경우에는 도포 두께와 도포 량이 작아지거나, 도포면적이 커져서 프릿 일체형 배기관의 제품특성(품위)을 만족시킬 수 없다.

또한, 무연 프릿의 경우는 유연 프릿 대비 흐름성이 낮아 프릿 실링 형상이 예각으로 형성되어 프릿의 도포량 부족 현상이 나타나는데, 이는 PDP 유리 파손의 원인이 되고 있다. 이에 따라 무연 프릿은 기존 유연 프릿 대비 10 내지 30중량% 많은 도포량이 요구되며, 이를 위해서는 고점도의 무연 프릿 페이스트 조성물이 필요하다.

그러나, 고점도의 프릿 페이스트 조성물은 다량의 기포를 내포하고 있어서, 기존의 건조온도와 시간인 120-150℃에서 20분정도 건조와 가소성온도 470-500℃를 사용할 경우에는 건조된 프릿 페이스트 내에 잔존 기포가 많이 형성되며, 가소성시 잔존 기포가 많아 기포를 완전히 제거하기가 어려우며, 다소 기포가 형성된다. 또한 무연 프릿은 기존의 가소성온도에서는 유리 결정화가 되어 모유리인 PDP의 배면 유리에 배기관을 안정하게 부착할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디스펜스 도포 방식 적용 프릿을 35,000 내지 450,000cps의 고점도 무연 프릿 페이스트 조성물을 사용하고, 소성온도와 건조온도 등을 조정하여, 봉착과정에서 기포가 발생되지 않고 균일한 도포가 가능하도록 하여 기밀유지에 우수한 품질을 갖는 프릿 일체형 배기관을 제공할 수 있도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 조성물 총중량을 기준으로 하여 90 내지 98중량%의 프릿과 2 내지 10중량%의 유기 비클로 구성되고, 점도가 350,000 내지 450,000cps인 평판 디스플레이 소자의 디스펜스 도포 방식 적용 프릿 일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물에 있다.

상기한 구성에서 유기 비클은 니트로 셀로오즈 또는 아크릴레이트계 바인더 고분자를 선택적으로 하나 혹은 모두 사용한다.

그리고, 본 발명의 다른 특징은 상기한 조성물을 배기관의 후레아 부분에 도포한 후 80℃ 내지 100℃에서 5 내지 20분 동안 건조하는 건조과정과, 400℃ 내지 450℃에서 10분 내지 30분 유지시켜 기포를 제거하는 가소성 과정으로 구성되는 평판 디스플레이 소자의 프릿 일체형 배기관의 제조방법에 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 기존 유연 프릿(납성분이 포함) 을 사용함으로서 발생되는 환경 오염 등의 문제점을 무연 프릿(Pb Free)을 사용함으로 환경오염의 문제점을 발생하지 않는 효과가 있다.

그리고, 무연 프릿이 유연 프릿에 비하여 단점으로 지적된 저온에서의 프릿의 유동성 저조, 가소성시의 온도곡선의 변화에 대한 프릿의 심한 특성 변화 및 유동성 부족으로 디스펜스 면적 및 량의 확대 필요성 등을 해결하고, 기밀을 유지하고, 기포가 발생되지 않으며, 일체형 배기관 봉착의 프릿 부분이 완만(둔각)하게 형성되도록 하여 파손 발생 요인을 최소화시킬 수 있으며, 우수한 품질의 배기관을 제공할 수 있게 되고, 종래의 링 부착 방식 대비 공정을 단순화시켜 생산성 향상, 제조원가 절감의 탁월한 효과가 있다.

상기한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 하기에서 보다 구체적으로 살펴본다.

우선, 본 발명에 따른 디스펜스 도포 방식 적용 프릿 일체형 배기관용 페이스트 조성물은 프릿 90 내지 98중량% : 니트로셀로오즈 또는 아크릴레이트계 비클(Vehicle) 2.0 내지 10중량%로 구성된다.

상기한 구성에서, 비클은 프릿 분말을 분산 결합시키는 역할로서 페이스트 점도 조정 및 일체형 배기관의 프릿 도포 형상 결정에 중요한 역할을 하며, 평판 디스플레이 배기 공정에서 실링, 소성 후 기포제거, 기밀성을 유지시킨다.

널리 사용되고 있는 비클의 바인더 고분자는 유기 용매에 용해가 가능한 니트로 셀룰로오스 또는 아크릴레이트계 고분자를 사용하고, 상기 유기 용매의 예로 는 부틸 카비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate), 부틸 카비톨(butyi carbitol), 터피네올(terpineol)로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상 선택된 것으로 만들어진 용매이며, 상기의 바인더 고분자를 용해시킨 예로는 부틸 카비톨 아세테이트 80 내지 90 중량%와 터피네올 10 내지 20중량%를 혼합하여 제조한 유기용매 90 내지 95중량%와 니트로 셀룰로오스계 고분자인 NC 2000초 (품명 : RS-2000, 미원상사, 한국) 5 내지 10중량%로 혼합하여 만들어지는 비클 또는 부틸 카비톨 아세테이트 80 내지 90 중량%와 터피네올 10 내지 20중량%를 혼합하여 제조한 유기용매 70 내지 75중량%와 아크릴레이트계 고분자인 엘바사이트(품명 : elvacite2045, Dupont사 제품) 25 내지 30중량%를 혼합하여 만들어진 비클이다.

그리고, 상기한 구성에서 무연 프릿은 공지된 납(Pb) 성분을 포함하지 않은 어떠한 무연 프릿이라도 사용가능하나, 대표적인 예로서는 일본공개특허공보6-24797호에 Bi₂O₃ 82.5-87.5중량%,B₂O₃ 13-18중량% SiO₂ 0.2-1.5중량%, CeO₂ 0.2 내지 1.5중량%으로 구성된 봉착용 유리 조성물이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허공보 제2001-180972호에는 몰%로 P₂O₅ 55-62%, ZnO 20-39%, Al₂O₃ 3-15%, Li₂O+Na₂O+K₂O 2-20% 및 MgO+CaO+SrO+BaO 0-20%의 조성비를 갖는 무연 프릿의 모유리 조성물이 개시되어 있다. 대한민국 등록특허 10-0653408호에는 납(Pb) 및SiO₂ 성분을 포함하지 않고 Bi₂O₃ 30-45몰%, ZnO 13-35몰%,및 B₂O₃ 20-35몰% 주성분으로 하는 모유리 80 내지 95중량%와 나머지 저팽창 세라믹 필러로 구성되며, 모유리는 MgO, CaO, SrO 및 BaO로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 3-15몰% 포함한 봉착용 프릿 조성물 이 개시되어 있다.

이러한 무연 프릿을 사용한 본 발명의 실시예에서는 점도가 350,000 내지 450,000cps 범위를 갖는 실 페이스트용 조성물을 사용하는데, 점도가 350,000cps 미만으로 낮을 경우에는 디스펜스 작업시 유연성이 크기 때문에 정량 토출시 프릿 도포 폭이 커지고, 높이가 낮아지며, 도포 형상이 균일하지 않으며, 점도가 450,000cps 이상으로 높을 경우에는 프릿 봉착부 내에 기포가 형성되어 기밀성을 저조시키며, 파손의 요인이 된다. 또한 디스플레이의 배기공정에서 탈가스에 영향을 주어 제품의 수명이 짧아지게 된다.

이상과 같은 프릿 페이스트 조성물(27)을 도 2에 나타내는 바와 같이 배기관(28)의 후레아(28a) 부분에 두께 1.55 내지 2.15mm, 도포 폭 2.15 내지 2.60mm, 외경 13.00 내지 13.60mm로 디스펜스한 후 건조 및 가소성 한다.

이때, 건조온도는 도 3에 나타내는 바와 같이 80 내지 100℃에서 5 내지 20분 정도 유지하여 건조와 함께 디스펜스 작업시 프릿 내부에 잔존한 기포를 제거하며, 소성온도는 도 4에 나타내는 바와 같이 400℃ 내지 450℃에서 10분 내지 30분 유지시킨다.

이에 따라 프릿 일체형 배기관은 기밀을 유지하고, 이는 기존에 프릿 페이스트 조성물을 금형을 이용하여 구조물로 만들어 배기관에 프릿 부착한 방식의 링(Ring) 타입에 비해, 프릿의 내면에 기포가 없으며, 기밀성도 우수하고 프릿의 잠재 가스 발생이 없고, 공정 단순화 및 생산성 향상으로 제조원가 절감 및 제품의 내구성(파손), 신뢰성(수명)을 향상시키는데 상당히 우수하다.

하기에서 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴본다.

실시예1 ( 프릿 페이스트 조성물)

실시예1은 본 발명에 따른 프릿 페이스트 조성물의 조건을 확인하기 위한 것으로, 프릿 90 내지 98중량% : 아크릴레이트계 비클 2 내지 10중량%를 혼합하여 균일한 조성물을 만들고자 믹서를 8시간에서 10시간 동안 10-30rpm(본 발명에서는 15rpm)으로 구동시켜 혼합하여 점도를 340,000cps, 350,000cps, 400,000cps, 450,000cps, 460,000cps로 조정하되, 점도의 조정은 비클의 조합량을 이용하며 비클을 많이 사용할 경우 점도가 낮아진다.

이와 같이 혼합된 페이스트를 일반적으로 널리 사용 중인 디스펜서를 사용하여 20 내지 35℃인 배기관의 후레아(Flare) 상단에 도포 작업을 하며, 배기관의 후레아에는 표 1에 나타내는 바와 같이 외경을 12.80 내지 13.63mm로, 내경을 10.80 내지 11.30mm로, 도포두께는 1.49 내지 2.23mm, 도포폭은 2.05 내지 2.72mm로 하여 링 형상으로 프릿 페이스트를 도포하여, 도포량과 도포액의 변동을 확인하고, 건조 및 소성 후 돌기 형상 및 기포 존재 여부를 확인한 결과를 표 1과 도 5에 나타낸다.

표 1과 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 340,000cps이하의 경우는 배기관 후레아에 페이스트 조성물 도포 후 도포액 퍼짐이 발생 및 도포량이 미달 되고, 점도가 450,00cps이상인 경우에는 미세기포가 발생하고, 도포량이 많으며, 도포의 끝단부에 돌기 형상이 크게 형성되어 소성 후에도 돌기 부분이 나타나고, 프릿 페이스트가 후레아 도포 면적을 넘어버리고 규격 치수에 만족하지 않는다.

그리고, 점도가 350,000cps 내지 450,000cps의 페이스트 조성물은 프릿 일체형 배기관은 디스펜스 품위에 만족하는 것을 알 수 있다.

실시예 2(페이스트 조성물로 도포된 배기관 건조)

실시예 2는 본 발명의 페이스트의 건조조건을 확인하기 위한 것으로, 도포된 배기관을 건조하여 제품의 치수, 형상, 도포량 및 기포를 검사하고, 소성 전에 품질을 확인하여 소성의 불량요인을 줄이고. 유출 불량과 공정 로스(Loss)를 줄이기 위하여 실시한다.

이때, 점도 400,000cps와 460,000cps인 프릿 페이스트를 이용하여 디스펜스 도포 후 90℃에서 15분 건조하고, 점도 400,000cps인 프릿 페이스트를 이용하여 110℃에서 5분간 건조한 제품의 사진을 도 6에 나타낸다.

도 6에서 알 수 있듯이, 점도 400,000cps인 프릿 페이스트를 이용하여 90℃에서 15분 건조한 경우 마이크로 사이즈의 기포가 발생되나, 점도 460,000cps인 프릿 페이스트를 이용하여 90℃에서 15분 건조한 경우나 400,000cps인 프릿 페이스트를 이용하여 110℃에서 5분간 건조한 제품의 경우 사이즈가 큰 기포가 형성되었다.

이와 같이 프릿 페이스트 조성물은 높은 온도에서 짧은 시간 동안 건조할 경우 페이스트 내면에 디스펜스 작업시 발생한 미세 기포가 완전히 제거될 수 없음을 알 수 있다.

한편, 건조 온도를 75℃로 유지할 경우 프릿의 내면에 기포가 아주 미세한 것으로 나타났으나 완전 건조시까지의 시간이 60분 이상으로 소요되어, 양산시 생산성 저조로 인한 생산단가 상승의 문제점이 발생된다.

실시예 3(페이스트 조성물로 도포된 배기관 소성 )

실시예 3은 배기관의 소성 조건을 확인하기 위한 것으로, 본 발명의 무연 프릿은 가소성시 유동성 부족으로 디스펜스 작업시 형성된 도포 끝단부에 돌기 형상이 남아 있는 문제가 있다. 또한 온도 460℃ 이상 가소성한 경우 본소성(PDP 배면 유리에 프릿 일체형 배기관을 480-500℃ 가열 봉착)시 재결정을 이룰 수 없으며, 봉착이 잘 되지 않는다. 또한 PDP의 배면 유리에 프릿 일체형 배기관 봉착시 500℃이상 가열시에는 PDP의 특성 내구성 및 신뢰성에 문제가 발생하기 때문에 가소성의 온도가 450℃ 이하가 바람직하다. 400℃ 이하의 온도로 가소성시에는 디스펜스 작업시 끝단부에 형성된 돌기 모양이 그대로 남아 있어 PDP 배면 유리에 봉작 작업시 평단도가 나오지 않아 작업이 어렵다.

프릿 페이스트 조성물을 디스펜스 도포 및 건조한 프릿 일체형 배기관을 가소성 온도와 유지 시간별로 실험을 한 결과를 표 2와 도 7에 나타낸다.

표 2 및 도 7에 나타내는 바와 같이 390℃이하에서 가소성한 경우 돌기 형상이 유지되고, 내면에 기포가 발생되며, 400-450℃에서 가소성 후 돌기 형상과 기포가 제거되며 배면유리에 부착상태가 양호하며, 460℃이상에서는 가소성 후 돌기 형상 및 기포는 제거되었으나, 소성 후 재결정화가 이루어 지지 않아 배면유리에 부착이 불가능하였다.

도 1은 종래의 PDP의 개략적인 구조를 나타내는 도면

도 2는 통상의 프릿 일체형 배기관을 나타내는 도면

도 3은 본 발명에 따른 건조온도를 나타내는 그래프

도 4는 본 발명에 따른 소성온도를 나타내는 그래프

도 5는 본 발명에 따른 점도별 프릿 디스펜스 사진

도 6은 본 발명에 따른 건조온도 별 기포 사진

도 7은 본 발명에 따른 소성 온도별 프릿 일체형 배기관 및 배기관의 유리기판 부착 사진

Claims (4)

1. 조성물 총중량을 기준으로 하여 90 내지 98중량%의 프릿과, 2 내지 10중량%의 유기 비클로 구성되고, 점도가 350,000 내지 450,000cps인 것을 특징한 조성물을 배기관의 후레아 부분에 디스펜스 방식을 적용 도포한 후, 80℃ 내지 100℃에서 5 내지 20분 동안 건조하는 건조과정과, 400℃ 내지 450℃에서 10분 내지 30분 유지시켜 기포를 제거하는 가소성 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 프릿 일체형 배기관의 제조방법
2. 제1항에 있어서 프릿은 납이 함유되지 않은 무연 프릿인 것을 특징으로 하며, 유기 비클은 니트로 셀로즈 또는 아크릴레이트계 바인더 고분자를 선택으로 하나 혹은 모두 사용하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 프릿 일체형 배기관용 프릿 페이스트 조성물 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제

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