KR100212733B1 - Heating method and apparatus of flat panel display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판소자를 소성하는 신규한 방법과 이를 구현하는 소성장치를 개시한다.The present invention discloses a novel method for firing flat plate elements and a firing apparatus for implementing the same.
평판소자는 소정의 히이팅 스케줄로 구성된 터널형태의 소성로를 저속으로 통과하며 소성되는데, 평판소자가 대형화될수록 전후단의 온도차와 이에 따른 열변형이 커져 수율이 낮아지는 문제점이 있었다.The flat plate element is fired at a low speed through a tunnel-type kiln composed of a predetermined heating schedule, and as the flat plate element becomes larger, there is a problem in that the yield decreases due to a large temperature difference between the front and rear ends and a corresponding thermal deformation.
본 발명에서는 평판소자가 소성로를 회전하며 통과하도록 함으로써 평판소자가 전체적으로 균일한 온도를 가지도록 함으로써 열변형의 문제를 근본적으로 해결하였다.The present invention fundamentally solved the problem of thermal deformation by allowing the flat plate element to pass through the firing furnace so that the flat plate element has a uniform temperature as a whole.
Description
제1도는 일반적인 소성방법을 구현하는 소성장치의 구성을 보이는 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a firing apparatus for implementing a general firing method.
제2도는 소성장치에서의 일반적인 히이팅 스케쥴을 보이는 그래프.2 is a graph showing a typical heating schedule in a firing apparatus.
제3도는 종래의 소성방법에 의한 문제점을 보이는 평판소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of a flat plate device showing a problem by a conventional firing method.
제4도는 본 발명 소성방법을 구현하는 소성장치의 구성을 보이는 개략 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a firing apparatus for implementing the firing method of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
P : 평판소자 F : 소성로(baking furnace)P: Plate element F: Baking furnace
1 : 카아트(cart) 2 : 지지판1: cart 2: support plate
3 : 구동모터3: drive motor
본 발명은 평판소자의 제조에 관한 것으로, 특히 평판소자를 소성(燒成)하는 방법과 이를 구현하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of flat plate elements, and more particularly, to a method of firing a flat plate element and an apparatus for implementing the same.
평판소자는 기판상에 전극이나 형광층 등의 기능층을 배열하여 소정의 기능을 달성하도록 한 기능소자로서, 작게는 반도체소자로부터 크게는 플라즈마 표시소자(PDP)나 액정표시소자(LCD) 등의 평판표시소자에 이르기까지 널리 응용되고 있다.A flat plate element is a functional element arranged to achieve a predetermined function by arranging functional layers such as an electrode or a fluorescent layer on a substrate. From a semiconductor element, a flat element such as a plasma display element (PDP) or a liquid crystal display element (LCD) It is widely applied to flat panel display devices.
평판표시소자 등의 대형의 평판소자에 있어서 기능층의 형성은 주로 인쇄방법으로 이루어지고 있는데, 인쇄된 기능층이 견고한 막을 구성하기 위해서는 소성과정이 필요하게 된다.The formation of the functional layer is largely performed by a printing method in a large flat panel device such as a flat panel display device. In order for the printed functional layer to form a rigid film, a firing process is required.
이러한 소성은 평판소자를 소정의 소성온도 분위기에서 가열함으로써 이루어지는데, 평판소자를 대량생산하기 위한 연속공정에서 소성장치는 주로 제1도에 도시된 바와 같은 단면을 가지는 터널(tunnel)형태의 소성로(baking furnace)에서 이루어지게 된다.This firing is performed by heating the flat plate element in a predetermined firing temperature atmosphere. In the continuous process for mass production of the flat plate element, the firing apparatus is mainly a tunnel type firing furnace having a cross section as shown in FIG. baking furnace).
제1도에서, 소성로(F)에는 전열방식의 히이터(heater; H)와 필요에 따라 열풍(熱風) 공급장치가 설치되어 소성로(F)내의 온도를 유지해 주게 되고, 소성될 평판소자(P)는 일반적으로 팔레트(palet; T)에 적재된 상태로 소성로(F) 내부에 설치된 메시벨트(mesh belt) 등의 컨베이어(conveyor;V)를 타고 이를 통과하며 소성이 이루어지게 된다.In Fig. 1, the firing furnace F is provided with a heater H of a heat transfer method and a hot air supply device as necessary to maintain the temperature in the firing furnace F, and the flat plate element P to be fired. In general, the firing is carried out through a conveyor (V) such as a mesh belt installed inside the firing furnace F while being loaded on a pallet T, and the firing is performed.
그런데 터널방식의 소성로(F)내부의 온도는 균일한 온도로 유지되는 것이 아니라 제2도와 같은 히이팅 스케쥴(heating schedule)에 따라 각구역(zone)별로 단계적으로 온도가 상승되어 유지되고 하강되도록 되어 있다.However, the temperature inside the tunnel-type kiln F is not maintained at a uniform temperature, but the temperature is gradually increased and maintained for each zone according to a heating schedule as shown in FIG. have.
예를들어 제2도에 도시된 히이팅 스케쥴에 의하면 상온에서 투입된 평판소자(P)는 제1온도(t1)까지 승온되어 이 온도에서 소성시간만큼 건조되고, 제2온도(t2)로 승온되어 유기바인더(binder) 등을 소각(burn-out)시키고, 제3온도(t3)에서 다시 제4온도(t4)로 승온되어 이 온도에서 유지됨으로써 소성된 뒤 다시 상온으로 서냉(徐冷)된다.For example, according to the heating schedule shown in FIG. 2, the plate element P introduced at room temperature is heated up to a first temperature t1, dried at this temperature for a firing time, and heated to a second temperature t2. The organic binder and the like are burned out, burned by being heated to the fourth temperature t4 from the third temperature t3 and maintained at this temperature, and then calcined again to room temperature.
이와 같은 소성로(F)내에서 평판소자(P)는 분당 7.5-15정도의 매우 저속으로 이동하며 소성된다. 이에 따라 평판소자(P)의 전단과 후단간에는 상당한 온도차가 발생된다. 이러한 온도차의 문제는 평판소자(P)가 대형화될수록 더욱 심해지는데, 본 발명자는 측정한 30 PDP의 경우 전후단간의 온도차는 최대 30-50에 달하였다.In such a firing furnace (F), the flat plate element (P) is 7.5 per minute -15 It is fired at a very low speed. As a result, a considerable temperature difference occurs between the front end and the rear end of the flat plate element P. The problem of the temperature difference becomes more severe as the plate element P becomes larger. In the case of the measured 30 PDP, the temperature difference between the front and rear ends is 30-50 at maximum. Reached.
이와같은 전후단간의 온도차는 평판소자(P)를 열변형시켜 중앙과 외단간에 상당한 잔류 변형을 야기하게 된다. 즉 제2도에 도시된 바와 같이 길이 L인 평판소자(P)가 소성로(F)를 V라는 속도로 통일하게 될 때 평판소자(P)의 전단과 후단의 온도가 각각 t, t+△t라 하고, 전술한 30 PDP가 분당 7/5㎝(약 3')의 속도(V)로 이동하는 경우를 예를들어 살펴보기로 하자.Such a temperature difference between the front and rear ends causes the plate element P to be thermally deformed, thereby causing a significant residual strain between the center and the outer end. That is, as shown in FIG. 2, when the flat plate element P having a length L unifies the firing furnace F at a speed of V, the temperatures of the front and rear ends of the flat plate element P are t and t + Δt, respectively. For example, consider the case where the aforementioned 30 PDP moves at a speed V of 7/5 cm per minute (about 3 ').
길이(L)인 평판소자(P)가 속도(V) 3'분으로 이동하게 되면 전단과 후단간에는 10분의 시차가 발생되는 바, 일반적인 소성로(F)에서 가열속도는 +5/분, 냉각속도는 -3/분이므로 가열시는 5×10=50, 냉각시는 3×10=30만큼의 온도차(△t)가 전후단간에 발생하게 된다.When the plate element P having a length L is moved at a speed V of 3 ', a time difference of 10 minutes is generated between the front end and the rear end. / Min, cooling rate is -3 As it is / minute, it is 5 * 10 = 50 at the time of heating 3 × 10 = 30 when cooling As much as the temperature difference DELTA t occurs between front and rear ends.
이것은 바꾸어 말하면 평판소자(P)의 전후단간에 30-50의 온도차(△t)를 주어 10분간 열처리한 것과 동일한 결과를 나타내어 평판소자(P)의 중앙과 전후단간의 변위는 평균 3이상 발생되어, 열처리후 상당량의 평판소자(P)가 불량처리될 수 밖에 없게 된다.In other words, it is 30 between the front and rear ends of the plate element P. -50 Gives the difference in temperature (Δt) and shows the same result as the heat treatment for 10 minutes. As a result of the abnormality, a considerable amount of the plate element P is heat treated after the heat treatment.
이와 같은 문제는 평판소자(P)의 이동속도를 높이거나, 가열속도나 냉각속도를 낮춤으로써 해결될 수 있다. 그러나 평판소자(P)의 이동속도를 높이면 적절한 소성이 이루어지지 않고 급열과 급냉에 의해 평판소자(P)의 파손이 심해지며, 가열속도나 냉각속도를 낮추면 소성로(F)의 길이가 그만큼 연장되어 소성로(F)가 대형화되는 문제가 유발된다.This problem can be solved by increasing the moving speed of the flat plate element P, or lowering the heating rate or cooling rate. However, if the moving speed of the flat plate element (P) is increased, proper firing is not achieved, and the breakage of the flat plate element (P) is severed by quenching and quenching. The problem that the kiln F is enlarged is caused.
이러한 변형문제는 또한 종래의 소성방법에 있어서, 평판소자(P)가 팔레트(T)에 지지되어 이동되므로 노출면이 상면뿐이어서 히이터(H)나 열풍 등에 의해 상면만이 가열되는 일면가열에 의해 소성되므로 더욱 심각해지게 된다.This deformation problem is also caused by the one-sided heating in which the flat surface element P is supported by the pallet T and moved in the conventional baking method so that only the upper surface is heated by the heater H or hot air. As it is fired, it becomes more serious.
이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 대형의 평판소자에서도 전후단위 온도차에 의한 열변형이 발생되지 않으면, 아울러 일면가열에 의한 변형의 문제도 해결할 수 있는 소성방법을 제공하는 것이다.In view of such a conventional problem, an object of the present invention is to provide a sintering method that can solve the problem of deformation caused by one-sided heating even when a large size flat plate element does not generate thermal deformation due to a front and rear unit temperature difference.
본 발명의 다른 목적은 이러한 소성방법을 구현하기에 적절한 소성장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a firing apparatus suitable for implementing this firing method.
상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 소성방법은 소성로의 통과시 평판소자를 회전시키며 통과시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the firing method according to the present invention is characterized in that the plate element is rotated while passing through the firing furnace.
그러면 평판소자가 소성로내를 아무리 저속으로 통과한다고 하더라도 전후단의 온도가 균일해져 열변형이 크게 감소될 수 있게 된다.Then, even if the flat plate element passes through the kiln at a low speed, the temperature at the front and rear ends is uniform, and thermal deformation can be greatly reduced.
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 소성장치에 대한 설명으로 더욱 명확해질 것이다.Such specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the firing apparatus with reference to the accompanying drawings.
제4도에서, 히이터(H)와 필요에 따라 열풍발생장치가 설치된 소성로(F)를 통과하는 평판소자(P)는 종래와 같은 팔레트(제1도의 T) 대신 카아트(cart; 1)상에 적재되어 이동되고, 카아트(1)는 컨베이어(제1도의 V) 대신 각각 평판소자(P)가 적재된 복수의 카아트(1)간을 연결하는 견인체인(tractor chain; 도시안됨)에 의해 주행하다.In FIG. 4, the flat plate element P passing through the heater H and the firing furnace F in which the hot air generator is installed, as needed, is placed on a cart 1 instead of the pallet (T in FIG. 1). The car art 1 is moved to a puller chain (not shown) that connects a plurality of car arts 1 loaded with flat plate elements P, respectively, instead of a conveyor (V in FIG. 1). Run by
카아트(1)에는 구동모터(3)에 감속기어(reduction gear;4)를 통해 연결되어 소정속도로 회전하는 지지판(2)이 설치되어 평판소자(P)는 이 지지판(2)상에 적재된다. 구동모터(3)는 바람직하기로 소성로(F)의 내벽에 설치된 급전레일(給 rail;6)에 접촉하는 브러쉬(brush;5)에 의해 전원이 공급되고, 필요에 따라 적절한 도그(dog) 및 토글스위치(toggle switch) 등을 설치함으로써 소성로(F)의 각 조운(zone)을 통과할 때마다 적절히 제어될 수 있다.The car art 1 is provided with a support plate 2 which is connected to the drive motor 3 via a reduction gear 4 and rotates at a predetermined speed so that the plate element P is loaded on the support plate 2. do. The drive motor 3 is preferably powered by a brush 5 in contact with a feed rail 6 provided on the inner wall of the firing furnace F, and an appropriate dog and By providing a toggle switch or the like, it can be appropriately controlled whenever passing through each zone of the firing furnace F.
여기서 평판소자(P)의 회전속도, 즉 지지판(2)의 회전속도는 평판소자(P)의 이동속도보다 충분히 큰 것이 바람직한 바, 일반적인 구동모터(3)의 회전속도는 저속모터의 경우도 수백 RPM 이상이므로 감속기어(4)가 10:1 이상으로 감속한다 하더라도 적어도 수십 RPM이 되므로, 원심력에 의한 평판소자(P)의 이탈을 방지하지 위해 가이드(guide)나 스토퍼(stopper)등 적절한 구속수단을 설치하면 본 발명의 목적달성에 충분하다.Here, the rotational speed of the flat plate element P, that is, the rotational speed of the support plate 2 is preferably larger than the moving speed of the flat plate element P. The rotational speed of the general drive motor 3 is hundreds of degrees even in the case of a low speed motor. At least tens of RPM even if the reduction gear 4 decelerates to 10: 1 or more since it is RPM or higher, so appropriate restraining means such as a guide or a stopper is used to prevent the plate element P from being separated by centrifugal force. It is sufficient to achieve the purpose of the present invention.
즉, 평판소자(P)가 적어도 분당 수 RPM 이상이 회전속도로 회전하게 되면 평판소자(P)의 전단과 후단은 온도조건이 동일해져 그 온도가 거의 동일해지게 된다. 이때 소성로(F)의 가열속도 또는 냉각속도가 일정하다면 평판소자(P)의 중앙부에서의 온도는 전단과 후단의 온도의 평균치가 되므로, 결국 본 발명에 의하면 소성되는 평판소자(P)의 전부위에서 온도가 균일하게 되는 것이다. 이에 따라 평판소자(P)에는 열변형이 거의 발생되지 않게 된다.That is, when the plate element P rotates at least several RPM per minute or more at a rotational speed, the front and rear ends of the plate element P have the same temperature condition, and the temperature becomes almost the same. At this time, if the heating rate or cooling rate of the firing furnace (F) is constant, since the temperature at the center of the flat plate element (P) becomes the average value of the temperature of the front and rear ends, in accordance with the present invention at all the top of the flat plate element (P) to be fired The temperature becomes uniform. Accordingly, the thermal deformation hardly occurs in the flat plate device P.
한편 본 발명에 있어서는 평판소자(P)가 외부로부터 급전되는 카아트(1)상에 적재되어 이동되므로 이를 지지하는 지지판(2)에도 별도로 도시하지는 않았지만 전열(電熱)방식의 히이터를 설치할 수 있다. 그러면 평판소자(P)는 종래와 같이 상면에서 뿐만 아니라 하면에서도 양면가열 되므로, 일면 가열에 의해 야기되는 열변형도 방지할수 있게 된다.Meanwhile, in the present invention, since the flat plate element P is loaded and moved on the car art 1 fed from the outside, the support plate 2 supporting the flat plate element P may be provided with an electric heater. Then, since the plate element P is heated on both sides not only on the upper surface but also on the lower surface as in the related art, it is possible to prevent thermal deformation caused by heating on one surface.
이와같이 지지판(2)에 히이터를 구비하는 구성은 그 자체가 평판소자(P)의 온도편차를 감소시키고 효율적인 열처리를 가능하게 하므로, 이것은 본 발명의 다른 특징을 구성하게 된다.As such, the configuration in which the heater is provided on the support plate 2 itself reduces the temperature deviation of the flat plate element P and enables efficient heat treatment, which constitutes another feature of the present invention.
또한 이와 같이 지지판(2)에 히터를 구비하면 평판소자(P)를 다단 적재하더라도 각 단의 평판소자(P)간의 온도조건이 유사해지므로 복수개의 평판소자(P)를 한 카아트(1)상에 적재하여 함께 열처리할 수 있어서 생산성에 큰 영향을 가져오게 된다. 이와같이 히이터가 구비된 지지판(2)을 복수층으로 적층하여 각각 평판소자(P)를 적재하는 구성은 본 발명의 또다른 특징을 구성하게 된다.In addition, if the heater is provided on the support plate 2 as described above, even if the plate elements P are stacked in multiple stages, the temperature condition between the plate elements P of each stage becomes similar, so that the car art 1 having a plurality of plate elements P is provided. It can be heat-treated together by loading on the phase, which has a big influence on productivity. Thus, the structure in which the support plate 2 with a heater is stacked in a plurality of layers and each of the flat plate elements P is loaded constitutes another feature of the present invention.
이와같이 본 발명에 의하면 소성시 평판소자의 온도가 전체적으로 변형이 거의 없게 되므로 본 발명의 고품질의 평판소자를 높은 수율(收率)로 소성할 수 있는 큰 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the temperature of the flat plate element hardly deforms as a whole, the high quality flat plate element of the present invention can be fired with high yield.
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