KR20050096544A

KR20050096544A - 비산화 분위기에서 분해되는 프릿 페이스트용 바인더,그것을 포함하는 프릿 조성물 및 그것으로 밀봉된 평판표시 장치

Info

Publication number: KR20050096544A
Application number: KR1020040021950A
Authority: KR
Inventors: 이재훈; 장동수
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-06

Abstract

본 발명에 의하여, 20 내지 25중량%의 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트(Poly iso-butyl methacrylate) 및 75 내지 80 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl cabitol acetate)를 포함하는, 비산화 분위기 하에서 분해(burn out)되는 바인더, 그것을 포함하는 프릿 페이스트 조성물, 및 그것을 사용하여 밀봉한 평판 표시 장치가 제공된다.

본 발명에 의하여 고온의 유리화 공정을 비산화 분위기, 예를 들어, 질소 분위기 하에서 수행할 수 있게 되어 고온의 산화 분위기에서의 평판 표시 장치의 열화 문제를 해결할 수 있다.

Description

비산화 분위기에서 분해되는 프릿 페이스트용 바인더, 그것을 포함하는 프릿 조성물 및 그것으로 밀봉된 평판 표시 장치{Binder for frit paste burned-out under non-oxidizing atmosphere and frit composition comprising the same and flat panel display packaged with the same}

본 발명은 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 패널 표시장치(PDP:Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(FED:Field Emission Display) 및 진공 형광 표시장치(VFD:vacuum Florescent Display)등으로 대표되는 평판 표시 장치(FPD:Flat Panel Display)의 밀봉용 프릿(frit)에 사용되는 바인더(binder), 그 바인더를 포함하는 프릿 조성물 및 그것을 사용하여 밀봉한 평판 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 프릿의 결합에 사용되는 바인더 중에서 비산화 분위기 하에서의 소성 공정에서도 제거될 수 있는 프릿용 바인더, 그것을 포함하는 프릿 조성물 및 그것을 사용하여 밀봉한 평판 표시 장치에 관한 것이다.

평판표시장치는 일반적으로 두 장의 패널을 프릿을 이용하여 접합하며 그 두 장의 패널 내부는 진공 상태로 되어 있다. 특히 전계 방출 표시 장치의 경우 진공도는 전형적으로 10^-7 내지 10^-9 torr 범위로 유지되고 있다. FED는 진공 내에서 방출된 전자가 양극에 도포된 형광체에 충돌하면 빛을 발생하는 원리를 이용하는 표시 장치로서, 방출된 전자의 자유 행정을 증가시키고 전자 방출부의 손상 방지, 일 함수 변화 방지 및 형광체의 손상을 방지하기 위해 고진공도를 유지하여야 하기 때문이다. 따라서, 초기 밀봉 단계에서 고진공을 형성하여야 할 뿐만 아니라 FED의 제작 후 사용 중에도 기밀의 누설이 발생하지 않아야 한다. 대표적으로, 프릿으로부터의 누설 속도는 400℃에서 10^-9 cc/sec, 20℃에서 10^-12 cc/sec 수준을 가져야 한다.

상업적으로 이용할 수 있는 프릿은 다양한 입도를 가진 분말 형태로서 정질 또는 비정질일 수 있으며, 대표적으로 B₂O₃-PbO-ZnO 계(결정질), SiO₂-B ₂O₃-PbO계 또는 B₂O₃-PbO계 (비정질)등이 있으며, 패널의 밀봉에 이용하기 위해서는 프릿 분말을 바인더 및 용제(분산제)와 혼합하여 페이스트(paste) 상태로 만들어야 한다. 프릿 페이스트 조성물에 사용될 수 있는 바인더로는, 열분해성을 가진 아크릴 수지, 대표적으로는 (메타)아크릴레이트 단량체의 단독중합체, 2종 이상의 (메타)아크릴레이트 단량체의 공중합체, (메타)아크릴레이트 단량체와 다른 단량체와의 공중합체가 포함된다(한국특허 공개 제10-2003-0021627호 참조).

종래의 프릿을 이용한 패널 접합 방법으로는, 평판 디스플레이의 상하 패널(유리) 중 어느 일측 패널의 한면에 프릿 페이스트를 직접 소정의 두께와 폭으로 도포하고 건조 및 유리화(가소결, glazing) 공정을 거친 후 두 패널을 접합하는 직접 접합과, 두 패널 사이의 간격을 일정하게 맞추기 위하여 소정의 형태로 제작된 글래스 프레임(glass frame)의 양면에 프릿을 도포한 후 건조공정과 유리화 공정을 거쳐 제작한 글래스 프릿 바(glass frit bar)를 이용한 접합 방법이 있다. 글래스 프릿 바는, 페이스트 형태의 프릿 글라스(frit glass)를 소정의 형상으로 제작된 글래스 프레임 위에 디스펜싱(dispensing) 법이나 스크린 프린팅(screen printing) 법으로 소정의 두께로 양면을 도포하고 건조 및 300℃ 이상의 유리화 공정을 거쳐 제작된다.

상기에서와 같이 프릿 페이스트를 도포하고 건조 및 유리화 과정을 거쳐 프릿을 가소결하여 바인더를 제거한 상태에서 대기압하에서 패널을 프릿 용융 온도 이상, 통상 400 내지 500℃로 가열하여 프릿을 용융시킨 다음 냉각시켜 프릿을 고화시킴으로서 두 장의 패널을 접합한 후 배기관을 통해 패널 내부를 진공으로 만들거나, 패널을 진공 하에서, 레이져 등의 열원을 이용하여 프릿을 국부적으로 가열하여 프릿을 용융시킨 후 냉각시켜 프릿을 고화시킴으로서 패널을 접합함과 동시에 패널 내부를 진공으로 만든다.

그러나, 일반적으로 고온 및 대기압하의 산화 분위기, 전형적으로 공기 분위기 하에서 행하여지는 유리화(가소결) 공정 중에 고온의 산화 분위기에 평판 표시 장치가 노출되는 경우 열에 의한 열화 현상이 발생하게 되어 평판 표시 장치의 특성을 저하시키는 문제점이 있다. 특히, 전계 방출 표시 장치에 있어서, 전자 방출원으로서 탄소 나노 튜브(CNT:Caron Nanotube)를 사용하는 경우 고온의 산화 분위기에서 CNT의 열화를 초래하여 CNT의 전자 방출원으로서의 특성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 첫번째 목적은 상기한 바와 같이, 고온의 산화 분위기에서의 평판 표시 장치의 열화 문제를 해결하기 위하여, 고온의 유리화 공정을 비산화 분위기, 예를 들어, 질소 분위기 하에서 수행할 수 있도록, 비산화 분위기 하에서 분해(burn out)되는 프릿용 바인더를 제공하는 것이다.

본 발명의 두번째 목적은 상기의 비산화 분위기 하에서 분해(burn out)되는 바인더를 포함하는 프릿 페이스트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 세번재 목적은 상기 본 발명의 두번째 목적에 따라 제조된 프릿 페이스트 조성물을 사용하여 밀봉한 평판 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 첫번째 목적에 따라 제공되는 비산화 분위기 하에서 분해되는 바인더는 20 내지 25중량%, 바람직하게는 23중량%의 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트( Poly iso-butyl methacrylate) 및 75 내지 80 중량%, 바람직하게는 77중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl cabitol acetate)를 포함하는 혼합물이다.

본 발명의 두번째 목적에 따른 프릿 페이스트 조성물은 프릿 분말 및 바인더를 포함하여 이루어진 프릿 조성물에 있어서, 20 내지 25중량%의 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트(Poly iso-butyl methacrylate) 및 75 내지 80 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl cabitol acetate)로 이루어진, 비산화 분위기에서 분해되는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프릿 조성물에서, 프릿 분말 및 바인더는 중량을 기준으로 프릿 분말:바인더=10.0 내지 13.0:1의 비로 사용될 수 있다.

상기 프릿용 페이스트 조성물은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 이용되는 혼합기, 예를 들면, 볼밀(ball mill), 비드밀(bead mill), 또는 분말 분산용 디스크가 장착된 자(jar) 등의 분말 혼합 및 분산기에 프릿 분말 및 바인더와 기타 첨가제를 투입하고 교반함으로서 제조된다.

본 발명의 세번째 목적에 따른 평판 표시 장치는 프릿을 고온으로 가열하여 용융시키고 냉각하여 두장의 패널을 접합하여 제조함으로서 고온의 산화 분위기에서 장치의 열화가 발생할 수 있는 임의의 평판 표시 장치, 예를 들어, 액정표시장치(LCD), 플라즈마 패널 표시장치(PDP), 전계 방출 표시장치(FED) 및 진공 형광 표시장치(VFD)등이 포함되며, 특히 탄소 나노 튜브를 전자 방출원으로 이용하는 전계 방출 표시 장치가 대표적이다.

본 발명의 세번째 목적에 따른 평판 표시 장치, 예를 들어, 전계 방출 표시는 기판 위에 형성된 캐소드 전극, 절연층, 게이트, 캐소드를 포함하여 이루어진 하판의 외부 가장자리를 따라 본 발명에 따른 프릿 페이스트 조성물을 도포하고 건조한 후 비산화 분위기에서 가소결하여 제작한 하판과, 기판에 형광체가 도포된 상판의 외부 가장자리에 본 발명에 따른 프릿 페이스트 조성물을 도포한 후 건조 및 가소결하여 제작한 상판을 대기압하에서 가열하여 프릿을 용융시키고 고화시켜 밀봉한 후 배기하여 제작할 수 있다.

다른 예로서, 상기 예의 과정 중에서 프릿을 용융시키고 고화시키는 과정을 진공하에서 진행하여 배기 과정없이 제작할 수도 있다.

또다른 예로서, 상기 첫번째 예의 제작 과정 중에서 프릿을 상판 및 하판에 도포하는 과정 대신 소정의 형상으로 제작된 글래스 프레임 위에 본 발명에 따른 프릿 페이스트 조성물을 도포한 후 가소결하고, 상판과 하판 사이에 프릿이 도포된 글래스 프레임을 위치시키고 대기압하에서 융착시키고 배기시키거나 진공하에서 융착시켜 제작할 수 있다.

상기 평판 표시 장치의 제작 과정에서 프릿 페이스트 조성물을 도포하는 과정은 스퍼터링, 스크린 프린팅, 기타 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 이용되는 도포 방법이 이용될 수 있다.

실시예

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 어떠한 경우에도 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

실시예 1

프릿 페이스트의 제조

분산용 디스크 임펠러가 장착된 혼합 용기에 다음 표 1과 같은 조성을 가지도록 프릿 분말 11.5kg과 바인더 1kg 을 투입하고 5시간동안 교반하여 프릿 조성물 페이스트를 제조하였다.

성분	조성	함량(중량부)
프릿 분말	PbO,B₂O₃,TiO₂	11.5 중량부
바인더	폴리이소부틸메타크릴레이트 20중량%부틸 카비톨 아세테이트 80중량%	1.0 중량부

제조 실시예 1

에미터의 제조

아래의 표 2와 같이 다양한 CNT 페이스트를 사용하여 FED의 에미터를 제조하였다. A, B, C 페이스트는 CNT와 금속 필러(filler)를 교반하여 제조한 페이스트이며, D 페이스트는 고순도의 CNT 페이스트이다.

실시예 번호	페이스트 종류
제조실시예 A	필러(filler) 페이스트1)	A
제조실시예 B		B
제조실시예 C		C
제조실시예 D	고순도 페이스트	D

제조 실시예 2

FED의 제조

상기에서 제조한 CNT 에미터 판넬을 다음과 같은 조건 하에서 각각 프릿의 바인더를 분해시키고 프릿을 가소결한 후 상, 하판을 접착한 후 진공으로 배기하여 FED 를 제조하였다. 각 제조 실시예 별로 5개의 장치를 제작하였다.

실시예 번호	소성 분위기	소성 온도(Peak온도) 및 시간
A'제조 실시예	공기	300℃× 30분
B'제조 실시예		330℃×30 분
C'제조 실시예		350℃×30 분
D'제조 실시예		370℃×30 분
A" 제조 실시예	질소	300℃×30분
B" 제조 실시예		370℃×30 분
C" 제조 실시예		430℃×30 분
D" 제조 실시예		500℃×30 분

실시예 2

FED 의 특성 평가

상기 제조 실시예 2에서 제조한 각각의 FED에 대해 CNT가 가소결 과정에서 어느 정도 고온 열화되었는지 평가하기 위하여 애노드와 캐소드간에 5 V/㎛ 세기의 전기장을 가하고 각 장치의 단위 면적당 전류(㎂/㎠)를 측정하여 캐소드(에미터)의 전자 방출능을 평가하였다. 그 결과를 다음의 표 4에 요약하고 도 1 및 도 2에 그래프로 나타내었다.

실시예 번호	가소성 후 전류/ 가소성 전 전류(％)
	CNT 페이스트
	A	B	C	D
제조 실시예 A'	-	80	76	81
제조 실시예 B'	43	85	9	87
제조 실시예 C'	12	35	-	73
제조 실시예 D'	0.13	7	-	53
제조 실시예 A"	-	104	-	81
제조 실시예 B"	70	75	-	75
제조 실시예 C"	111	90	90	90
제조 실시예 D"	97	89	-	89

상기 표 4 및 도 1과 도 2로부터 다음의 사실들을 알 수 있다.

먼저, 먼저, 표 4의 제조 실시예 A' 내지 D'와 도 2로부터, 공기 분위기에서 가소성하는 경우 각 CNT 페이스트의 종류에 따라 약간씩 다른 경향성을 나타내나, 330℃ 이상의 온도에서는 대부분 급격한 전류 감소를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 CNT는 330℃ 이상의 온도에서 공기에 노출되는 경우 큰 손상을 입는 것으로 추측된다. 또한 고순도 페이스트 상태의 CNT 보다는 금속 필러 페이스트 상태의 CNT가 더욱 큰 손상을 입는다는 것을 알 수 있다.

이로부터, 본 발명의 목적인 CNT의 열화를 방지하기 위하여 질소 분위기와 같은 비산화 분위기 하에서 분해될 수 있는 프릿 바인더를 개발하는 것이 필요함을 알 수 있다.

다음으로, 표 4의 제조 실시예 A" 내지 D"와 도 1로부터, 질소 분위기 하에서는 가소결 온도를 500℃까지 상승시키더라도 CNT 에미터의 전자 방출능에 영향성이 없는 것을 알 수 있다. 또한, 공기 분위기에서와 마찬가지로 질소 분위기 하에서도 금속 필러 CNT의 경우 전자 방출능이 순수한 CNT에 비해 고온의 영향을 더 크게 받는 것을 알 수 있다. 이것은 필러 페이스트의 경우 고온에서 표면 CNT가 손상된 후, 금속 표면적에 의해서 전자 방출에 기여 할 수 있는 CNT수가 감소하는 것으로 추측된다

본 발명에 의하여 질소 분위기와 같은 비산화 분위기 하에서 분해될 수 있는 프릿용 바인더, 이를 포함하는 프릿 조성물 및 이를 이용하여 밀봉한 평판 표시 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 바인더를 사용하여 제조한 프릿을 사용하고 공기 분위기하에서 소성하여 제조한 FED 장치의 전자 방출 성능을 소성 온도에 따라 그래프로 나타낸 도면이다.

도 2은 본 발명에 따른 바인더를 사용하여 제조한 프릿을 사용하고 질소 분위기하에서 소성하여 제조한 FED 장치의 전자 방출 성능을 소성 온도에 따라 그래프로 나타낸 도면이다.

Claims

20 내지 25중량% 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트( Poly iso-butyl methacrylate) 및 75 내지 80 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl cabitol acetate)로 이루어진 것을 특징으로 하는 비산화 분위기 하에서 분해될 수 있는 프릿용 바인더.
프릿 유리 분말 및 바인더를 포함하여 이루어진 프릿 페이스트 조성물에 있어서, 상기 바인더가 20 내지 25중량% 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트 및 75 내지 80 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트인 것을 특징으로 하는 프릿 페이스트 조성물.
제2항에 있어서, 프릿 유리 분말:바인더=10.0 내지 13.0중량부:1.0중량부의 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 프릿 페이스트 조성물.
바인더가 20 내지 25중량% 폴리 이소-부틸 메타크릴레이트 및 75 내지 80 중량%의 부틸 카비톨 아세테이트인 것을 특징으로 하는 프릿 페이스트 조성물에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
제4항에 있어서, 전계 방출 표시 장치인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
제5항에 있어서, 전계 방출 표시 장치의 전자방출원이 탄소나노튜브(CNT)로 제작된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 프릿 페이스트 조성물이 프릿 유리 분말:바인더=10.0 내지 13.0중량부:1.0중량부의 비율로 혼합된 것임을 특징으로 하는 평판 표시 장치.