KR20090020343A - 단일 복합 공정을 사용하는 플라즈마 표시 패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

단일 복합 공정에 의해 플라즈마 표시 패널을 제조하는 방법이 개시된다.

이를 위하여 본 발명은 상부기판과 하부기판을 중첩시켜 정렬하고, 그 사이에 봉착재를 삽입한 후, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 기계적으로 고정시키는 단계; 상기 고정된 상부기판 및 하부기판을 진공 반응기 내에 집어넣은 후, 진공 배기시키는 단계; 상기 진공 반응기 내에 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 단계; 상기 진공 반응기 내부를 가열함으로써, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 상기 봉착재가 열융착 되게 하여, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 봉착(sealing)시키는 단계; 상기 봉착된 상부기판과 하부기판을 냉각시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 의할 경우 배기, 가스주입, 봉착 공정을 모두 단일 반응기 내에서 한꺼번에 실행함으로써, 공정 수를 감소시킬 수 있고, 대기에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있게 된다.

플라즈마, 배기, 봉착, 가스 주입, 진공

Description

단일 복합 공정을 사용하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법{PLASMA DISPLAY PANEL MANUFACTURING METHOD USING A SINGLE HYBRID PROCESS}

본 발명은 플라즈마 표시 패널의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 봉착(sealing), 배기(pumping), 가스 주입 공정을 개선하여, 더욱 우수한 성능의 플라즈마 표시 패널을 용이하게 제작할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다.

플라즈마 표시 패널은 전기 방전에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 높은 휘도를 낼 수 있고 색의 계조 구현이 용이하며, 특히 제조 공정의 특성상 대화면으로 제작하기가 용이하여, 광고판 등에 많이 응용되고 있다.

일반적인 종래의 플라즈마 표시 패널의 제조 공정은, 유리 등을 이용하여 상부기판과 하부기판을 제작하고, 이 두 기판을 열처리에 의해 소정 간격을 두고 봉착시켜 표시 패널을 형성하고, 배기구를 통하여 표시 패널 내부를 진공으로 만든 후, 가스를 주입하여 완성하게 된다. 통상, 상부기판에는 투명 전극, 유전체층, 보호막층 등이 형성되고, 하부기판에는 어드레스 전극, 유전체층, 격벽, 형광체층 등이 형성되어 있다. 또한, 두 기판을 접합하기 위해서, 고분자 소재 또는 세라믹 소재로 된 전기 절연막이 두 기판 사이에 형성되게 된다.

상기한 종래의 플라즈마 표시 패널의 제조 공정에서는, 봉착, 배기 및 가스주입 공정이 각각 독립적으로 진행된다. 즉, 봉착 공정 후에, 표시 패널을 반응기에서 꺼내어 다른 반응기에서 배기 공정을 실행하고, 이 후 독립적으로 가스를 주입하게 된다.

이와 같이, 개별적인 형태로 봉착, 배기 및 가스주입 공정을 실행하게 되면, 대기 중에 기판이 노출되어 오염될 가능성이 높으며, 설비에 대해 과다한 투자가 요구된다.

상기한 종래의 일반적인 제조 방법과는 다른 방식으로, 봉착, 배기 및 가스주입 공정을 실행하는 플라즈마 패널 제조 방법도 제시된 바가 있다.

먼저, 대한민국 공개특허공보 제2005-0083290호에 의하면, 글라스 프릿 (glass frit)을 이용하여 기판을 봉착한 후 동일한 반응기에서 배기함으로써, 봉착과 배기 공정을 일체로 실행하는 방법에 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법에서도, 가스를 주입하기 위해서는 반응기 외부로 기판을 배출해야만 하기 때문에, 가스 주입 공정은 별개로 실행해야만 한다.

또 다른 일례로서, 대한민국 공개특허공보 제2006-0126064호에 의하면, 진공 배기 후에 진공 봉착하는 것에 대해 제시하고 있으나, 이 경우에도 가스 주입 공정은 진공 반응기에서 배출 후에 실행되고 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 플라즈마 표시 패널의 제조 방법에서는, 개별적인 형태로 봉착, 배기 및 가스주입 공정을 실행하기 때문에, 제조 공정이 불연속적으로 진행되게 된다. 따라서 기판이 대기 중에 노출되어 오염될 가능성이 높을 뿐만 아니라, 과다한 설비 투자가 필요하기 때문에, 경제적으로 바람직하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 표시 패널을 제조할 때에 불연속적으로 진행되는 공정을 하나의 반응기 내에서 연속적으로 처리할 수 있는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 이와 같이 개선된 플라즈마 표시 패널의 제조 공정을 이용하여, 광고판 등과 같은 플라즈마 표시 장치를 더욱 성능이 우수하고 용이하게 제작할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 제조방법은, 상부기판과 하부기판을 봉착시켜 플라즈마 표시 패널을 제조하는 방법으로서, 상온 및 상압 하에서, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 중첩시켜 정렬하고, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 봉착재를 삽입한 후, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 기계적으로 고정시키는 단계; 상기 고정된 상부기판 및 하부기판을 진공 반응기 내에 집어넣어 장착한 후, 진공 배기시키는 단계; 상기 진공 반응기 내에 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 단계; 상기 진공 반응기 내부를 가열함으로써, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 상기 봉착재가 열융착 되게 하여, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 봉착시키는 단계; 상기 봉착된 상부기판과 하부기판을 냉각시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 진공 배기 단계에서는, 상온에서 진공 펌프를 사용하여 상기 진공 반응기 내부의 압력이 1×10^-4 Torr 보다 작아질 때까지 배기시키는 것이 바람직하다.

이는 반응기 내의 압력이 낮을수록 반응기 내부에 불순물의 함유가 낮아지기 때문에 고진공 영역까지 진공을 만드는 것이 바람직하기 때문이다. 또한 기체분자가 다른 기체분자와 충돌하지 않고 갈 수 있는 거리인 mean free path가 1× 10^-3 Torr일 경우에는 약 55㎛이고, 1× 10^-4 Torr일 경우에는 약 50cm가 되므로, 1× 10^-4 Torr 정도의 압력에서 가스 공급을 시작하여야 기판 사이로 플라즈마 발광용 가스가 원활하게 침투할 수 있기 때문이다.

상기 진공 반응기 내에 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 단계에서는, 상기 진공 반응기와 연결된 가스 흐름 조절기를 이용하여 주입되는 가스의 흐름을 조절하고, 상기 진공 반응기에 부착된 압력 조절기를 이용하여 상기 진공 반응기 내부를 특정 압력으로 유지시킬 수 있다.

상기 진공 반응기 내에는 플라즈마 발광용 가스가 주입되며, 상기 플라즈마 발광용 가스가 주입된 후의 상기 진공 반응기 내부의 압력은 1 Torr 내지 700 Torr의 범위 내에 있도록 조절하는 것이 바람직하다.

상기 진공 반응기 내부 압력은 상부기판과 하부기판 사이의 셀 내에서의 플라즈마 발광용 가스의 압력과 동일하다. 따라서 플라즈마 발광용 가스가 주입된 후의 상기 진공 반응기 내부의 압력은 플라즈마 발광용 가스가 플라즈마를 형성할 수 있는 압력의 범위 내에 있어야 한다. 압력이 1 Torr 보다 작을 경우에는 플라즈마 발광용 가스가 플라즈마를 형성하기 어려우며, 형성된다 하더라도 높은 구동 전압을 필요로 하기 때문에 바람직하지 않으며, 700 Torr를 초과할 정도로 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 경우에는 실익이 없기 때문에, 플라즈마 발광용 가스가 주입된 후의 진공 반응기 내부의 압력은 1 Torr 내지 700 Torr의 범위 내에 있도록 조절하는 것이 바람직하다.

또한 상기 1 Torr 내지 700 Torr의 범위 내에 있는 상기 진공 반응기 내부의 압력을 10분을 초과하는 시간 동안 유지하여 상기 플라즈마 발광용 가스가 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 충분히 침투되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 10분은 상기 플라즈마 발광용 가스가 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 충분히 침투할 수 있는 최소시간이다.

상기 상부기판과 상기 하부기판을 봉착하는 단계에서는, 상기 봉착재의 열특성에 따라 상기 진공 반응기 내부의 가열 온도로 조절한다.

상기 봉착재로서는 세라믹 접합재 또는 고분자 접합재를 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 제조 방법에 의하면, 반응기 내에 기판을 한 번 집어넣은 후에, 배기, 가스주입, 봉착 공정을 모두 연속적으로 실행할 수 있다. 즉, 배기, 가스주입, 봉착 공정이 모두 단일 반응기 내에서 한꺼번에 실행되므로, 종래의 제조 방법에 비해 공정 수를 감소시킬 수 있고, 기판 등의 이동에 걸리는 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 대기에 의해 기판이 오염될 가능성이 낮아진다.

따라서, 제조 공정에서 발생할 수 있는 소자의 성능 저하를 감소시킬 수 있고, 제조 수율을 높일 수 있으므로, 성능이 우수한 플라즈마 표시 패널을 용이하게 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1에 본 발명에 따른 단일 복합 공정을 사용하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법을 각 단계별로 표시하였다.

본 발명에 따른 단일 복합 공정은, 플라즈마 표시 패널을 구성하는 상부기판 및 하부기판을 하나의 진공 반응기 내에서 진공 배기, 가스 주입, 봉착시키는 것이다.

유리 기판 상에 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering)을 이용하여 투명 도전막(ITO: Indium Tin Oxide)을 형성하여, 플라즈마 표시 패널의 상부기판과 하부기판을 각각 제작한다. 상부기판에는 전극, 유전층, 보호층 등이 형성되고, 하부기판에는 전극, 반사막, 격벽, 형광체 등이 형성된다.

먼저, 상온 및 상압 하에서, 상기 상부기판과 하부기판을 중첩시켜 정렬하 고, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 봉착재를 삽입한 후, 상기 상부기판과 하부기판을 기계적으로 고정시킨다 (제1 공정).

여기서 상기 봉착재에 의해 상기 상부기판과 하부기판이 화학적으로 접합된 상태는 아니며, 단지 서로 마주보는 상태로 정렬되고 기계적으로 고정된 상태이다. 상기 봉착재로서는 글라스 프릿(glass frit)과 같은 세라믹 접합재나, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA: Ethylene Vinyl Acetate) 필름이나 실링 시트와 같은 고분자 접합 재료를 사용한다. 일반적으로 세라믹 접합재는 400℃ 정도의 고온으로, 고분자 접합재는 100℃ 정도의 고온으로 가열하면 열융착에 의하여 서로 접합된다. 본 실시예에서는 봉착재로서 열융착 EVA 필름을 사용하였다.

도 2에 진공 반응기 내에 장착하기 전에, EVA 필름이 덮여져 있는 하부기판을 나타내었다.

다음으로, 상기 정렬된 상부기판 및 하부기판을 진공 반응기 내에 집어넣어서 장착한 후, 진공 배기시킨다 (제2 공정).

상기 제2 공정은, 진공 반응기 내에 상부기판 및 하부기판을 넣은 후, 기판 사이의 공간에 다른 기체 분자가 존재하지 않도록, 진공 펌프 등을 사용하여 진공 반응기 내부를 고진공 상태로 만드는 배기 공정이다. 진공 반응기에는 진공 펌프와 압력 조절기, 가열기 등이 장착되어 있다. 예를 들어, 압력 조절기로는 진공 스로틀(throttle) 밸브 등을 사용할 수 있다.

본 실시예에서는 상온에서 약 20분 정도 상기 공정을 실시하여 상기 진공 반 응기 내부의 압력이 1×10^-5 Torr가 될 때까지 배기시켰다.

다음으로, 상기 진공 반응기 내에 플라즈마 발광용 가스를 주입한다 (제3 공정).

상기 공정에서는 상기 진공 반응기와 연결된 가스 흐름 조절기를 이용하여 주입되는 가스의 흐름을 조절하고, 상기 진공 반응기에 부착된 압력 조절기를 이용하여 상기 진공 반응기 내부의 진공도를 특정 압력으로 유지시킨다. 상기 가스 흐름 조절기로는 질량 유량계(MFC: Mass Flow Controller) 등을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 진공 배기 공정(제2 공정)에서는 진공 반응기 내부의 압력이 일정한 값을 가질 때까지 배기한 후, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크세논(Xe) 등과 같은 플라즈마 발광용 가스를 가스 흐름 조절기를 통하여 진공 반응기로 흘려서 특정한 조성비의 혼합 가스가 진공 반응기 내에 주입되도록 한다. 이때, 압력 조절기로 진공 반응기 내부의 압력을 조절하는데, 상기 플라즈마 발광용 가스가 주입된 후의 상기 진공 반응기 내부의 압력은 1 Torr 내지 700 Torr의 범위에 있는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 고진공에서 약 20분 정도 배기한 후, 헬륨/아르곤(1000/5 sccm) 혼합 가스를 진공 반응기 내에 흘려 넣은 후, 진공 반응기 내의 압력을 200 Torr로 조절하였다. 또한, 상온에서 약 30분 이상 이 상태를 유지하여, 상기 플라즈마 발광용 가스가 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 충분히 침투되도록 하였다.

상기한 바와 같이, 30분간 상기 상태를 유지하는 이유는, 플라즈마 발광용 가스가 두 기판 사이에 충분히 침투하여, 진공 반응기 내에서 동일한 분압으로 존재할 수 있도록 하기 위함이다. 도 3에 가스 주입이 실행되고 있는 진공 반응기를 나타내었다.

상기한 가스 주입 공정(제3 공정)에서는, 상부기판과 하부기판이 서로 화학적으로 접합되어 있지 않고 기계적으로 정렬만 되어 있는 상태이므로, 두 기판 사이의 공간은 열역학적으로 진공 반응기 내부와 동일한 계(system)가 된다. 그러므로 적당한 시간이 지나면 두 기판 사이의 공간은 진공 반응기 내의 압력과 같아지므로 원하는 가스 주입이 될 수 있다.

다음으로, 상기 진공 반응기 내부를 가열함으로써, 상기 상부기판과 하부기판 사이의 상기 봉착재가 열융착 되게 하여, 상기 상부기판과 하부기판을 봉착시킨다 (제4 공정).

상기 봉착재는 진공 반응기에 설치되어 있는 가열기에 의해 가열되어 열융착되는데, 본 실시예에서는 봉착재로서 EVA 필름을 사용했기 때문에, EVA 필름의 융착 온도인 100 ℃까지 진공 반응기를 가열하고, 이 상태를 약 30분간 유지하였다. 열로 융착된 결과는 반응기 벽에 설치된 표시창(view port)을 통해 확인할 수 있다.

다음으로, 봉착재가 열융착 된 것을 확인한 후에, 봉착된 패널을 진공 반응기 내에서 냉각시킨 후 반응기 외부로 배출한다 (제5 공정).

충분한 냉각 후에 진공 반응기를 통기시키고, 상부기판 및 하부기판이 봉착 되어 형성된 플라즈마 표시 패널을 밖으로 배출한다.

도 4에 기판의 봉착이 실행되어 완성된 플라즈마 표시 패널을 나타내었다. 도 4로부터 상부기판과 하부기판이 잘 봉착되었음을 확인할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 표시 패널 제조 방법에서는 하나의 진공 반응기 내에서 배기 공정, 가스주입 공정, 봉착 공정이 모두 실행되고 있다. 또한, 종래에는 봉착, 배기, 가스주입의 순서로 공정을 진행하였으나, 본 발명에서는 배기, 가스주입, 봉착의 순서로 공정을 진행하고 있다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 패널의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 반응기 내에 장착하기 전에, EVA 필름이 덮여져 있는 하부기판을 나타낸 사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 가스 주입이 실행되고 있는 반응기를 나타낸 사진이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기판의 봉착이 실행되어 완성된 플라즈마 표시 패널을 나타낸 사진이다.

Claims (6)

1. 상부기판과 하부기판을 봉착시켜 플라즈마 표시 패널을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은,

   (ⅰ) 상온 및 상압 하에서, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 중첩시켜 정렬하고, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 봉착재를 삽입한 후, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 기계적으로 고정시키는 단계;

   (ⅱ) 상기 고정된 상부기판 및 하부기판을 진공 반응기 내에 집어넣어 장착한 후, 진공 배기시키는 단계;

   (ⅲ) 상기 진공 반응기 내에 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 단계;

   (ⅳ) 상기 진공 반응기 내부를 가열함으로써, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 상기 봉착재가 열융착 되게 하여, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 봉착시키는 단계:

   (ⅴ) 상기 봉착된 상부기판과 하부기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (ⅱ)의 진공 배기시키는 단계에서는,

   상온에서 진공 펌프를 사용하여 상기 진공 반응기 내의 압력이 1×10^-4 Torr 보다 작아질 때까지 배기시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (ⅲ)의 플라즈마 발광용 가스를 주입하는 단계에서는,

   상기 진공 반응기와 연결된 가스 흐름 조절기를 이용하여 주입되는 가스의 흐름을 조절하고, 상기 진공 반응기에 부착된 압력 조절기를 이용하여 상기 반응기 내부의 압력을 1 Torr 내지 700 Torr의 범위에서 선택되는 특정 압력으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 1 Torr 내지 700 Torr의 범위에서 선택되어진 상기 진공 반응기 내부의 압력을 10분을 초과하는 시간 동안 유지하여 상기 플라즈마 발광용 가스가 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 충분히 침투되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (ⅳ)의 상부기판과 하부기판을 봉착시키는 단계에서는,

   상기 봉착재의 열특성에 따라 상기 진공 반응기 내부의 가열 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 봉착재로 세라믹 접합재 또는 고분자 접합재를 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조 방법.

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