KR20000074174A

KR20000074174A - 접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이 소자의 접합방법

Info

Publication number: KR20000074174A
Application number: KR1019990017906A
Authority: KR
Inventors: 이윤관
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-12-05

Abstract

본 발명은 상하판을 접합시키기에 적합한 접합 구조물과 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법에 관한 것이다.

본 발명의 접합 구조물은 전도성 표면을 가지며 정전접합 방법에 의해 상하판 사이에 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전도성 표면을 가지는 액자형태의 구조물과 정전접합 방법을 이용하여 디스플레이 소자의 상하판을 접합시킴으로써 균일하고 치밀한 접착특성을 가지게 되므로 외로부터의 공기유입을 효과적으로 차단함과 아울러 열적 및 기게적 변형을 최소화할 수 있게 된다.

Description

접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이 소자의 접합방법{Sealing Frame And Sealing Method Of Display Device Using the Same}

본 발명은 디스플레이 소자의 접합 구조물에 관한 것으로, 특히 상하판을 접합시키기에 적합한 접합구조물과 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법에 관한 것이다

최근 들어, 평판 디스플레이 소자에 대한 요구가 증대됨에 따라 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 전계방출 디스플레이(Field Emission Display; FED) 및 PDP 등과 같은 디스플레이 소자에 대한 연구가 활발이 진행되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 소자 중에서 PDP는 구조가 단순하여 대화면의 패널 제작이 용이함과 아울러 160°이상의 광시야각을 가지고 박형 및 경량의 특성을 가지고 있어 주목받고 있다. PDP는 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하고 있다. 이하, 도 1을 참조하여 일반적인 PDP의 구조를 살펴보기로 한다.

도 1은 통상의 PDP에 매트릭스 형태로 배열되어진 방전셀의 구조를 도시한다. 도 1의 PDP 방전셀은 상부기판(10) 상에 순차적으로 형성되어진 유지전극쌍(12A, 12B), 상부 유전체층(14) 및 보호막(16)을 가지는 상판(28)과, 하부기판(18) 상에 순차적으로 형성되어진 어드레스전극(20), 하부 유전체층(22), 격벽(24) 및 형광체층(26)을 가지는 하판(30)을 구비한다. 상부기판(10)과 하부기판(18)은 격벽(24)에 의해 평행하게 이격된다. 상판(28)에 포함되어진 유지전극쌍(12A, 12B)은 주사/유지 전극 및 유지전극으로 구성된다. 이러한 유지전극쌍(12A, 12B)중 주사/유지 전극(12A)은 어드레스 방전을 위한 주사신호와 유지방전을 위한 유지신호 등을 공급하는 역할을 하고, 나머지 유지전극(12B)은 유지방전을 위한 유지신호 등을 공급하는 역할을 하게 된다. 상부 유전체층(14)은 유지전극쌍(12A, 12B)이 배치된 상부기판(10) 상에 형성되어 전하를 축적하는 역할을 하게 된다. 보호막(16)은 상부 유전체층(14)의 표면에 도포되며 주로 산화마그네슘(MgO) 막이 이용된다. 이 보호막(16)은 플라즈마 입자들의 스퍼터링 현상으로부터 상부 유전체층(14)을 보호하여 PDP의 수명을 늘릴 뿐만 아니라 2차 전자의 방출 효율을 높이고 산화물 오염으로 인한 내화 금속의 방전 특성 변화를 줄이는 역할을 한다. 하판(30)에 포함되어진 어드레스전극(20)은 상기 유지전극쌍(12A, 12B)과 교차하게끔 하부기판(18) 상에 형성된다. 이 어드레스전극(20)은 어드레스 방전을 위한 데이터신호를 공급하는 역할을 하게 된다. 하부 유전체층(22)은 어드레스전극(20)이 형성된 하부기판(18) 상에 형성된다. 격벽(24)은 하부 유전체층(22) 상에 어드레스전극(20)과 나란하게 형성된다. 이 격벽(24)은 인접한 방전셀 간의 전기적 및 광학적 간섭이 차단되도록 방전셀 내부에 방전공간을 마련함과 아울러 상부기판(10)과 하부기판(18)을 지지하는 역할을 한다. 형광체층(26)은 하부 유전체층(22) 및 격벽(24)의 표면에 도포되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광선을 발생하는 역할을 한다. 그리고, 가스방전을 위한 불활성 가스가 방전공간에 봉입되어진다. 이러한 구조의 PDP 방전셀은 어드레스전극(20)과 주사/유지 전극(12A) 사이의 대향방전에 의해 선택된 후 유지전극쌍(12A, 12B) 사이의 면방전에 의해 방전을 유지하게 된다. PDP 방전셀에서는, 유지방전시 발생되는 자외선에 의해 형광체(26)가 발광함으로써 가시광이 방전셀 외부로 방출되게 된다. 이 결과, 방전셀들을 가지는 PDP는 화상을 표시하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 PDP의 상판(28)과 하판(30)을 접합하는 과정을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 상부기판(10) 상에 유지전극쌍(12A, 12B), 상부 유전체층(14) 및 보호막(18)이 순차적으로 적층되어진 상판(28)과, 하부기판(18) 상에 어드레스전극(20), 하부 유전체층(22), 격벽(24) 및 형광체층(26)이 순차적으로 적층되는 하판(30)을 별도로 마련하게 된다. 그 다음, 상부기판(10) 중 상기 유지전극쌍(12A, 12B), 상부 유전체층(14)과 보호막(18)이 형성되지 않은 가장자리 부분에 페이스트 상태로 만든 접합유리(32)를 1㎝ 정도의 폭과 200㎛ 정도의 높이를 가지도록 도포한 후 상판(28)과 하판(30)을 봉합(Sealing)함으로써 PDP 소자를 완성하게 된다. 이 경우, 접합용 유리(30)로는 전이점이 약 350℃ 이하로서 PbO를 60% 이상 함유하는 저융점의 PbO계 유리를 많이 사용한다.

이러한 PbO계 유리를 이용한 접합유리의 형성방법은 다음과 같다.

우선적으로, PbO계 유리를 입자크기가 약 3∼5㎛ 정도가 되는 분말로 만든 후 그 유리분말을 유기용매(Vehicle)와 혼합하여 약 100,000 cps정도의 점도를 가지는 페이스트 상태로 만든다. 그 다음, 접합유리 페이스트를 상부기판(10) 또는 하부기판(18)의 가장자리 부분에 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법을 이용하여 수십 ㎛의 두께로 도포하고 상판(28)과 하판(30)을 정합시킨 다음 450∼500℃ 정도의 온도에서 소성시킴으로써 상하판(28, 30)의 접합을 완료하게 된다.

이러한 PDP 소자는 300∼400 mTorr에서 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 자외선에 의해 발광을 하는 소자이므로 방전셀 및 가스의 순도가 매우 중요하게 된다. 특히, 가스주입 전 배기시에 10^-7Torr까지 소자의 내부가 저진공 상태로 유지되므로 상하판의 접합상태가 불완전할 경우 외부의 공기가 유입되어 방전특성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 그런데, 페이스트를 사용하는 종래의 상하판 접합방법은 유기물의 불완전 제거에 의한 기공의 발생과 불균일 결정화에 따른 기공 및 균열의 발생 등 많은 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 표면에 전도성 물질이 도포됨으로써 정전접합 방법을 이용하여 상하판을 균일하고 양호하게 접착시킬 수 있는 접합 구조물을 제공하는 것이다.

또하, 본 발명의 다른 목적은 상기 접합 구조물을 이용하여 상하판을 균일하고 양호하게 접착시킬 수 있는 디스플레이소자의 접합방법을 제공하는 것이다.

도 1은 통상의 PDP에 매트릭스 형태로 배열되어진 방전셀의 구조를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 PDP의 상판과 하판을 접합하는 과정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 상판과 하판을 접합하는 과정을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 상부기판 12A : 주사/유지 전극

12B : 유지전극 14 : 상부 유전체층

16 : 보호막 18 : 하부기판

20 : 어드레스전극 22 : 하부 유전체층

24 : 격벽 26 : 형광체

28 : 상판 30 : 하판

32 : 접합유리 34 : 접합 구조물

36, 38 : 카본전극판 40, 42 : 알루미나 기판

44 : 열판

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 접합 구조물은 전도성 표면을 가지며 정전접합 방법에 의해 상하판 사이에 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 접합 구조물을 이용한 디스플레이소자의 접합방법은 전도성 표면을 가지는 접합 구조물을 마련하는 제1 단계와, 접합 구조물을 정전접합 방법에 의해 별도로 마련된 상하판 사이에 접합시키는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 접합 구조물과 그를 이용한 PDP 소자의 접합과정을 나타낸 것으로서, 특히 정전접합(Anodic Bonding) 방법을 이용한 PDP의 접합과정을 나타낸다.

도 3를 참조하면, 단계 1에서 도 1에 도시된 바와 같이 상부기판(10) 상에 유지전극쌍(12A, 12B), 상부 유전체층(14) 및 보호막(16)이 순차적으로 적층되어진 상판(28)과, 하부기판(18) 상에 어드레스전극(20), 하부 유전체층(22), 격벽(24) 및 형광체층(26)이 순차적으로 적층되는 하판(30)을 별도로 마련하게 된다. 그 다음, 단계 2에서 상부기판(10) 중 상기 유지전극쌍(12A, 12B), 상부 유전체층(14)과 보호막(18)이 형성되지 않은 가장자리 부분에 액자형태의 접합 구조물(34)를 정위치시킨다. 이 경우, 접합 구조물(34)의 가로 및 세로는 5mm 이하, 두께는 1mm 이하로 설정하는 것이 적당하다. 여기서, 접합 구조물(34)는 정전접합을 위해 전도성 특성이 요구되므로 전도성 금속 재료를 이용하여 압출 또는 성형방식으로 제작할 수 있다. 한편, 접합 구조물(34)는 비정질 유리, 글라스-세라믹스(Glass-ceramics), 세라믹스 재료를 이용하여 압출 또는 성형방식으로 제작된 몰드물을 이용할 수 있다. 이 경우, 비전도성 몰드물을 표면조도 50Å으로 정밀 폴리싱(Polishing)한 후 그 몰드물의 전면에 이베퍼레이션(Eveporation), 스퍼터링(Sputtering), 기상화학증착(CVD) 방법을 이용하여 두께 5㎛ 이하의 전도성 금속박막을 도포하여 접합 구조물을 마련하게 된다. 단계 3에서 액자형 접합 구조물(34)가 배치된 상판(28) 위에 하판(30)를 정위치시킨 후, 상부기판(10)과 하부기판(18) 각각의 외측면상에 상하판(28, 30)과 비슷한 크기의 제1 및 제2 카본전극(36, 38)을 위치시키게 된다. 그리고, 단계 4에서 열판(Hot Plate; 44) 위에 절연용 제1 알루미나(Alumina) 기판(42)과, 상기 단계 3에서 순차적으로 적층된 제2 카본전극(38), 상판(30), 접합 구조물(34), 하판(28), 제1 카본전극(36)을 적층시킨 후 제1 카본전극(36) 위에 제2 알루미나 기판(40)을 적층하게 된다. 이어서, 정전접합을 위해 상하부기판(10, 18)에 인접한 제1 및 제2 카본전극(36, 38)에는 부극성(-)의 전압을 인가하고, 액자형 스페이서(34)에는 정극성(+)의 전압을 인가하게 된다. 이 경우, 이온의 이동속도를 증가시키기 위해 열판(44)을 400∼500℃까지 가열함과 아울러 균일하고 강한 접착력을 얻기 위해 제2 알루미나 기판(40) 위에서 가압을 하게 된다. 또한, 이온이동을 위해 약 4∼6kV 정도의 전압과 약 3∼7mA의 정도의 전류가 요구되며 정전접합 시간으로는 약 40∼50분 정도가 필요하다. 정전접합 현상을 상세히 하면, 접합구조물(34)에 정극성(+)의 전압과, 제1 및 제2 카본전극(36, 38)에 부극성(-)의 전압을 인가하게 되는 경우 상하부 유리기판(10, 18)에 존재하는 Na+ 이온이 부극성(-)이 전압이 걸린 제1 및 제2 카본전극(36, 38) 쪽으로 이동하게 됨으로써 유리기판(10, 18)과 접합 구조물(34)의 계면에는 디플리션(Depletion)층이 형성되어 강한 정전기장이 작용하게 된다. 이 정전기력에 의해 상하부 유리기판(10, 18)과 접합 구조물(34)의 접합계면에는 물리적이 접촉이 형성되고 동시에 외부에서 걸어주는 가압력과 온도에 의해 강한 결합특성을 나타내게 된다.

이와 같이, 몰드를 이용하여 용융상태에서 냉각하여 만들거나 고압소결방식으로 만들어진 접합 구조물(34)을 정전접합 방법을 이용하여 상하부기판(10, 18) 사이에 접합시킴으로써 종래의 페이스트 소정체에 비해 월등히 높은 치밀상태를 유지할 수 있으므로 외부로부터의 공기유입을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 또한, 접합 구조물(34)은 연성특성을 가지고 금속재료가 유리기판의 표면과 접촉하게 됨으로써 매우 균일하고 양호한 접합특성을 유지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법에 의하면 전도성 표면을 가지는 접합 구조물과 정전접합 방법을 이용하여 상하판을 접합시킴으로써 균일하고 치밀한 접착특성을 가지게 되므로 외로부터의 공기유입을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법에 의하면 전도성 표면을 가지는 접합 구조물과 정전접합 방법을 이용하여 상하판을 접합시킴으로써 강한 접합특성을 가지게 되므로 열적 및 기게적 변형을 최소화할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명에 따른 접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법에 의하면 몰드물로 이루어진 구조물이 매우 균일한 두께 및 형상을 유지함으로써 디스플레이소자의 열적 및 기계적 변형을 최소화할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 접합 구조물 및 그를 이용한 디스플레이소자의 접합방법은 PDP 소자만을 예로들어 설명하였지만 FED, PALC, CRT, LCD 등 모든 디스플레이 소자의 접합방법에 용이하게 적용될 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

디스플레이소자의 상하판을 접합시키기 위한 접합 구조물에 있어서,

전도성 표면을 가지며 정전접합 방법에 의해 상하판 사이에 접합되는 것을 특징으로 하는 접합 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 접합 구조물은 전도성 금속으로 이루어진 몰드물인 것을 특징으로 하는 접합 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 접합 구조물은 비정질유리, 유리-세라믹스, 세라믹스 중 어느 하나로 이루어진 몰드물과,

상기 몰드물의 표면에 코팅된 전도성 금속물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합 구조물.
전도성 표면을 가지는 접합 구조물을 마련하는 제1 단계와,

상기 접합 구조물을 정전접합 방법에 의해 별도로 마련된 상하판 사이에 접합시키는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 구조물을 이용한 디스플레이소자의 접합방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제1 단계는

몰드를 이용하여 전도성 금속으로 이루어진 상기 접합 구조물을 마련하는 단계인 것을 특징으로 하는 접합 구조물을 이용한 디스플레이소자의 접합방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제1 단계는

몰드를 이용하여 상기 접합 구조물은 비정질유리, 유리-세라믹스, 세라믹스 중 어느 하나로 이루어진 몰드물을 마련하는 단계와,

상기 몰드물 표면에 이베퍼레이션(Evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 기상화학증착 방법 중 어느 하나에 의해 전도성 금속물질을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 구조물을 이용한 디스플레이소자의 접합방법.
제 4 항에 있어서,

상기 제2 단계는

상기 상하판사이에 상기 접합 구조물을 위치시키는 단계와,

상기 상하판의 외측면에 제1 및 제2 전극을 위치시키는 단계와,

열판 위에 상기 제1 절연기판과 상기 제1 전극, 상판, 접합구조물, 하판, 제2 전극 및 제2 절연기판을 적층시키는 단계와,

제1 및 제2 전극에 부극성의 전압을 인가하고 상기 접합 구조물에 정극성의 전압을 인가함과 아울러 상기 열판을 가열하고 상기 제2 절연기판에 소정의 압력을 인가하여 상기 접합구조물을 상기 상하판과 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 구조물을 이용한 디스플레이소자의 접합방법.