KR20040075166A - 무기 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 용제가 함유되지 않은 무기 접착제 조성물 및 이를 사용한 제품, 특히 액정 디스플레이(LCD)용 백라이트에 관한 것으로, 물유리를 물로 희석하여 여기에 내화성 무기 충진제를 가하여 얻은 본 발명의 무기 접착제 페이스트(paste)는 도포 작업시 유해 물질의 휘발을 수반하지 않아 작업성이 우수하면서도 200℃ 이하의 온도에서도 강한 접착력을 나타내며 진공공간의 형성에 유리하여 특히 LCD용 백라이트의 유리 기판에 형성되는 여러 형태의 방전공간 형성용 구조물을 저비용으로 제공할 수 있고, 그 외에도 플라즈마 디스플레이(PDP), 형광표시관(VFD), 전계 발광 디스플레이(FED) 등 진공이 요구되는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있으며, 각종 유리나 세라믹의 접착제로도 사용할 수 있다.

Description

무기 접착제 조성물{INORGANIC ADHESIVE COMPOSITION}
본 발명은 유기 용제가 함유되지 않은 무기 접착제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 무기 접착제 조성물은 페이스트(paste)화하여 도포 작업시 유해 물질의 휘발을 수반하지 않아 작업성이 우수하면서도 200℃ 이하의 온도에서도 강한 접착력을 나타내어 진공 공간의 형성에 유리하며, 특히 액정 디스플레이(LCD)용 백라이트의 유리 기판에 형성되는 격벽이나 스페이서 등 여러 형태의 방전공간형성용 구조물을 저비용으로 제공할 수 있고, 그 외에도 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 형광표시관(VFD), 전계 발광 디스플레이(FED)등 진공이 요구되는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있고 각종 유리나 세라믹의 접착제로도 사용할 수 있다.
종래에 브라운관의 CTV의 패널과 펀넬의 접착에는 저융점 유리가 사용되었는데, 예를 들면 PbO-B2O3계의 저융점 유리를 430~450℃에서 30~40분 정도 유지하여 접착에 이용하고 있다(참고문헌 일본 특개평12-30614호). 이 방법에서는 접착된 패널과 펀넬은 10-6Torr 이상의 고진공을 얻기 위해 300~380℃의 가열하에서 배기되었다.
또한, VFD, FED, LCD의 경우도 진공을 얻기 위해 380℃에서 배기하고 접착시켰다(참고문헌 일본 특개평12-11929호). 그러나, 여기에 사용된 저융점 유리는 융점을 내리기 위하여 유해 성분인 PbO를 필연적으로 사용해야 하고 접착을 위하여 430℃이상의 높은 온도가 필요하여 최근에는 PbO를 사용하지 않는 저융점 유리의 개발이 요구되고 있다.
또한 일본 특개평7-316398에서는 유기 바인더(binder)인 알킬페닐실리콘수지와 무기 충진제를 혼합하여 200℃~400℃ 내외에서 접착을 시도하는 방법도 사용되고 있으나, 이는 400℃이상에서는 유기 바인더의 분해가 일어나 강도가 저하되어 380℃의 온도에서 배기를 행하기에는 문제점을 가지고 있을 뿐 아니라 알킬페닐실리콘 수지를 만들기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 물유리(water glass)와 무기 충진제를 일정비율로 혼합 사용하는 경우 그러한 문제점이 해결될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유기 바인더를 포함하지 않아 도포 작업시 유해 물질의 휘발을 수반하지 않고 작업성이 우수하면서, 200℃ 이하의 온도에서도 강한 접착력을 나타내며, LCD용 백라이트의 배면 유리 기판, 플라즈마 디스플레이(PDP), 형광표시관(VFD), 전계 발광 디스플레이(FED) 등 기타 진공이 요구되는 분야, 및 방전 공간 형성용 구조물 재료 및 기타 각종 유리나 세라믹의 접착제로 사용할 수 있는 무기 접착제 조성물을 제공하는데 있다.
도 1은 LCD 백라이트의 구조를 보여주는 도이고,
도 2는 본 발명에 따른 무기 접착제를 이용하여 평판 LCD용 백라이트의 방전 구조체 제작시, 노즐을 이용한 격벽 형성 방법을 보여주는 도이다.
P<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
a: 전면 유리판 b: 격벽 밀폐 페이스트
c: 상판 형광체 d: 격벽
e: 반사판 f: 하판 형광체
g: 방전 공간 h: 배면 유리판
k: 밀폐재
10: 노즐 20: 배면 기판
30: 격벽 40: 격벽 형성용 접착제 페이스트
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 물유리(Na2SiO2; waterglass) 및 내화성 무기 충진제를 포함하는 무기 접착제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 무기 접착제 조성물로부터 형성된 구조물을 채용하거나 상기 무기 접착제 조성물을 이용하여 접합된 각종 디스플레이 및 제품을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 접착제 조성물은, 종래의 방법에서와 같이 저융점 유리와 수지계 바인더를 사용하지 않고, 물유리(water glass)와 내화물 충진제로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 물유리와 내화물 충진제 함유 조성물은, 물유리와 내화물 충진제의 혼합시 물유리가 물과 쉽게 혼합하기 때문에 작업조건 및 실시형태에 따라 자유롭게 물을 가감하는 것에 의해 무기 접착제의 점도를 조절할 수 있고 또한 희석제로 물을 사용하는 것으로 인해 접착제 도포시나 건조시 유해물질이 발생할 소지가 전혀 없다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 물유리는 통상 당분야에 공지된 것을 사용할 수 있으며, 물유리에 대해 물 또는 기타 용제를 가하여 물유리가 60 내지 90% 함유된 희석액 형태로 사용한다.
본 발명의 접착제 조성물은 상기 물유리 희석액 20 내지 80 중량% 및 내화물 충진제 20 내지 80 중량% 범위의 양으로 포함하는 것이 적합하다. 내화물 충진제의 양이 20중량% 이하 또는 80중량% 이상이 되면 점도 조절이 어렵게 되어 접착면에 도포하기가 어렵다.
상기 내화물 충진제로는 알루미나(Al2O3), 지르콘(zircon), 코디에라이트 (cordierite), 실리카(SiO2), 유크립타이트(eucryptite), 베타 스토튜멘 등을 단독 혹은 혼합 사용할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한 상기 내화물 충진제는 평균 입도가 0.1 ~ 30 ㎛ 범위인 것이 적합하며, 내화물 충진제의 평균입도가 0.1 ㎛ 미만이 되면 충진제 입자의 분산이 어려울 뿐만 아니라 유리와의 접착후 접착표면에 크랙이 발생하기 쉬워 진공유지가 어렵게 되고 또한 충진제의 평균입도가 30 ㎛ 이상이 되면 틱소트로픽(tixotropic) 현상이 발생되어 도포가 어렵게 된다.
본 발명에 따른 무기 접착제 조성물은 물로 물유리를 일정비율 희석한 다음, 여기에 상기 내화물 충진제를 소정량 첨가함으로써 간단히 제조할 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 상온에서도 접착은 가능하나 접착후 수분에 의해 내후성이 감소되는 것을 방지하기 위해 가열된 온도로 사용하는 것이 바람직하며, 상온 내지 200℃ 이하의 온도에서도 접착에 사용될 수 있다.
본 발명의 무기 접착제는 특히 유리에 대한 밀봉력이 우수하므로, CTV 브라운관의 패널과 펀넬의 봉착이나 PDP, VFD, FED 등, 특히 평판 LCD용 백라이트의 유리 기판에 형성되는 격벽이나 스페이서 등 여러 형태의 방전공간 형성용 구조물 제조에 유리하게 이용될 수 있다. 또한, 기타 각종 세라믹이나 유리의 저온 접착제로도 사용 가능하다.
브라운관, 백라이트 등과 같은 발광 소자의 유리 구조체는 단지 접착에 의해 조립할 뿐만 아니라, 유리 구조체 내부 공간을 진공 내지 감압을 유지할 필요가 있는데, 특히 평판 LCD용 백라이트의 경우는 고온에서 진공 내지 감압 처리하고 계속하여 유리 구조체 내부에 가스를 봉입하고 감압을 유지할 필요가 있기 때문에 거기에 요구되는 특성은 다양하고 엄격하다. 본 발명에 따른 접착제 조성물은 평판 LCD용 백라이트의 배면유리 기판 상의 여러 형태의 방전공간 형성용 구조물을 저비용으로 제작 가능하게 한다.
현재 사용되고 있는 평판형 LCD 백라이트의 구조체의 구조를 도 1에 도시하였다. 도 1에 나타낸 바와 같이 평판형 LCD 백라이트는 면광원 장치 배면기판(h)과 투명한 전면기판(a)이 밀폐재(k)에 의해 소정간격 이격되도록 접합되어 방전공간(g)이 형성된다. 그리고, 상기 전면기판(a)의 형광체층(c)과 배면기판의 형광체층(f)과 배면기판에 반사판(e)이 형성되며, 전면기판과 배면 기판 사이에 여러 개의 내부 방전공간(g)이 형성되도록 여러 개의 격벽(d)과 격벽 밀폐 페이스트(b)가 형성되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 무기 접착제를 이용하여 평판 LCD용 백라이트의 방전 구조체 제작시, 노즐을 이용한 격벽 형성 방법을 보여주는 도이다.
이와 같이, 본원 발명의 무기 접착제는 페이스트화하여 도포 작업시 유해 물질의 휘발을 수반하지 않아 작업성이 우수하면서도, 200℃ 이하의 온도에서도 강한 접착력을 나타내며 진공공간의 형성에 유리하여, 특히 LCD용 백라이트의 배면 유리 기판에 형성되는 여러 형태의 방전공간을 저비용으로 제공할 수 있고, 프라즈마 디스플레이(PDP), 형광표시관(VFD), 전계 발광 디스플레이(FED) 등 기타 진공이 요구되는 여러 분야에서 유용하게 사용할 수 있고 각종 유리나 세라믹의 접착제로도 사용할 수 있다.
이하, 실시예로써 본 발명을 예시하며, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
물유리 70wt%와 증류수 30wt%를 혼합하여 이 용액 60g에 평균입경 1.5㎛의 일본 스미토모사의 ALM41 알루미나 분말 30g과 평균입경 8.0㎛인 지르콘 40g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(실시예 2)
물유리 83wt%와 증류수 17wt%를 혼합하여 이 용액 30g에, 지르콘 샌드를 볼밀을 사용하여 분쇄하여 평균입경을 8.0㎛로 만든 지르콘 분말 52g 및 평균입경 7.4㎛인 SiO218g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(실시예 3)
물유리 83wt%와 증류수 17wt%를 혼합하여 이 용액 30g에, 평균입경 7.4㎛의 SiO225g 및 Mg0, Al2O3, 및 SiO2를 2:2:5 몰비로 정량하여 알루미나 도가니에 넣고 1400℃에서 2시간 소성한 후 볼밀로 분쇄하고 150메쉬(mesh)로 채가름하여 평균입경 3.0㎛로 만든 코디에라이트 분말 55g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(실시예 4)
물유리 80wt%와 증류수 20wt%를 혼합하여 이 용액 30g에, Li2O, Al2O3, 및 SiO2를 1:1:2 몰비로 정량하여 알루미나 도가니에 넣고 1300℃에서 2시간 소성한 후 볼밀로 분쇄하고 150메쉬로 채가름하여 평균입경 5.0㎛로 만든 베타 유크립타이트(β-eucryptite) 분말 30g 및 지르콘 샌드를 볼밀을 사용하여 분쇄하여 얻은 평균입경 8.0㎛의 지르콘 분말 50g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(실시예 5)
물유리 80wt%와 증류수 20wt%를 혼합하여 이 용액 30g에, 평균입경 1.5㎛인 일본 스미토모사의 ALM41 알루미나 분말 42g 및 평균입경 7.4㎛인 SiO232g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(실시예 6)
물유리 70wt%와 증류수 30wt%를 혼합하여 이 용액 30g에, Mg0, Al2O3및 SiO2를 2:2:5의 몰비로 정량하여 알루미나 도가니에 넣고 1400℃에서 2시간 소성한 후 볼밀로 분쇄하고 150메쉬로 채가름하여 평균입경 3.0㎛로 만든 코디에라이트 분말 20g 및 지르콘 샌드를 볼밀을 사용하여 분쇄하여 평균입경을 8.0㎛로 만든 지르콘 분말 60g을 넣고 교반기로 잘 교반하여 무기물 접착제를 제조하였다.
(비교예)
PbO-B2O3계 저융점 분말 80 wt% 및 실시예 3에서 얻은 바와 같은 코디에라이트 20wt%를 혼합하여 대조용의 무기 접착제를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6, 및 비교예에서 제조된 무기물 접착제를 50mm x 50mm x 2.8mm크기의 소다라임 유리 기판의 한 면에 50mm x 50mm x 2.5mm 크기로 얇게 도포한 후 120℃에서 30분간 건조시켜 건조된 시편을 박리시험장치를 이용하여 무기접착제가 도포된 면에 전단응력을 걸고 파괴될 때의 하중을 측정함으로써 접착강도를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
다른 한편으로는 제조된 무기접착제 페이스트를 두께 2mm, Size 17"크기의 소다라임 유리 기판에 디스펜서(dispensor)로 도 2와 같은 모양의 패턴을 형성한 후 여기에 같은 크기의 소다라임 유리를 덮어 120℃에서 30분 건조시킴으로써 두 유리 기판을 접착시켜 LCD용 백라이트의 방전공간의 구조체를 얻었다. 이때, 비교예의 무기 접착제의 경우는 120 ℃에서 건조가 안되므로 430 ℃에서 소성하였다.
얻어진 LCD용 백라이트의 방전공간의 구조체를 다시 380℃의 온도의 로에 넣고 진공펌프를 이용하여 10-7Torr의 진공으로 만든 후 진공 누출 여부를 조사하여 표 1에 나타내었다.
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 무기 접착제 조성물은, 종래의 저융점 유리분말 사용시보다 저온영역에서 접착성이 좋고 접착강도가 뛰어나며, 평판 LCD 백라이트의 배면유리 기판에 여러형태의 방전공간의 구조체 제작시 밀폐성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 무기 접착제 조성물은, 종래의 저융점 유리로는 실현이 어려운 200℃ 이하의 저온영역에서 접착이 가능할 뿐 아니라 접착성이 좋고 접착강도가 뛰어나며, 내열성, 기밀유지성이 좋아, 평판 LCD 백라이트의 배면유리 기판에 여러 형태의 방전공간형성용 구조물을 만들기 위한 기존의 기술적 어려움과 고비용과 관련된 문제점을 해결하여 저비용의 평판형 LCD 백라이트를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 물유리(Na2SiO2) 60 내지 90 중량%를 함유하는 물유리 희석액 20 내지 80 중량% 및 내화성 무기 충진제 20 내지 80 중량%를 포함하는 무기 접착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    무기 충진제가, 알루미나(Al2O3), 지르콘(zircon), 코디에라이트(cordierite), 실리카(SiO2), 유크립타이트(Eucryptite) 및 베타 스토튜멘 중에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    물유리 희석액이 물유리와 물로 이루어진 것임을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상온 내지 200 ℃의 온도에서 접착에 사용됨을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 무기 접착제 조성물을 사용하여 접합된 제품.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 무기 접착제 조성물로부터 형성된 구조물을 갖는 제품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    구조물이 평판 디스플레이 제품의 격벽 또는 스페이서임을 특징으로 하는 제품.
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