KR100400372B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고아스펙트비의 격벽을 형성기에 용이하게 함과 아울러 격벽 성형시 공기층과 크랙 발생을 방지하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유기물 함량이 낮은 제1 그린시트를 기판 상에 상기 기판 상에 접합하는 단계와; 상기 제1 그린시트에 비하여 유기물 함량이 많은 제2 그린시트를 상기 제1 그린시트 상에 적층하는 단계와; 상기 제2 그린시트를 상기 금형으로 가압 성형하여 격벽을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법{Method of Fabricating Back Plate of Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고아스펙트비의 격벽을 형성기에 용이하게 함과 아울러 격벽 성형시 공기층과 크랙 발생을 방지하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을제공한다.
도 1을 참조하면, 어드레스전극(2)이 실장되어진 하부 유리기판(14)과 유지전극쌍(4)이 실장되어진 상부 유리기판(16)을 구비하는 교류 구동방식의 PDP가 도시되어 있다. 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14) 상에는 유전체 후막(18)과 방전셀들을 분할하는 격벽(8)이 형성된다. 유전체 후막(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체(6)가 도포된다. 형광체(6)는 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 발광함으로써 가시광선이 발생되게 한다. 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)에는 유전층(12)과 보호막(10)이 순차적으로 형성된다. 유전층(12)은 플라즈마 방전시 벽전하를 축적하게 되고, 보호막(10)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 유지전극쌍(4)과 유전층(12)을 보호함과 아울러 이차전자의 방출효율을 높이는 역할을 한다. 이러한 PDP는 방전셀들에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 봉입된다.
격벽(8)은 방전셀간의 전기적·광학적 크로스토크(Crosstalk)를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 격벽(8)은 표시품질과 발광효율을 위한 가장 중요한 요소이며 패널이 대형화·고정세화됨에 따라 격벽에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 격벽 제조방법으로는 스크린 프린팅(Screen printing)법, 샌드 블라스팅(Sand blasting)법, 첨가(Additive), 감광성 페이스트법 및 LTCCM(Low Temperature Cofired Ceramic on Metal) 방법 등이 적용되고 있다.
스크린 프린팅법은 공정이 간단하고 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 매 인쇄시 스크린과 유리기판(14)의 정렬, 글라스 페이스트의 인쇄 및 건조를 수회 되풀이하는 문제점이 있다. 또한, 스크린과 유리기판의 위치가 어긋나게 되면 격벽이 변형되므로 격벽의 형상 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.
샌드 블라스팅법은 대면적의 기판에 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있지만 연마재(샌드입자)에 의해 제거되는 글라스 페이스트의 양이 많으므로 재료의 낭비와 제조비용이 큰 단점이 있다. 또한, 연마재에 의해 유리기판(14)이 충격을 받게 되어 유리기판(14)이 균열 또는 손상되는 단점이 있다.
첨가법은 대면적의 기판 상에 격벽들(8)을 형성하기에 적합한 장점이 있으나, 포토레지스트와 글라스 페이스트의 분리가 어려워 잔류물이 남게되거나 격벽 성형시 격벽이 허물어지는 문제점이 있다.
감광성 페이스트법은 감광성 페이스트의 하부까지 감광성 페이스트를 노광하기 어려울 뿐 아니라 감광성 페이스트 가격이 고가인 단점이 있다.
LTCCM 방법은 다른 격벽 제조방법에 비하여, 공정이 단순하고 고정세·고 아스펙트비(high aspect ratio)의 격벽 제조에 유리하여 많은 연구가 진행되고 있다.
도 2a 내지 도 2g는 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 도 2a와 같은 그린시트(30)가 제작된다. 그린시트(30)는 유리분말, 유기용액, 가소재, 결합재, 첨가재 등이 소정 비율로 혼합된 슬러리를 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 제작된다. 그린시트(30)가 접합되는 기판(32)은 글라스, 글라스-세라믹, 세라믹, 금속 등의 재료로 제작된다. 여기서, 기판(32)의 재료로 이용되는 금속으로는 티타늄(Titanum)이 주로 사용된다. 티타늄은 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 강도, 내열온도가 크기 때문에 다른 글라스, 세라믹 재료보다 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 기판의 열적·기계적 변형을 줄일 수 있다. 또한, 티타늄은 반사율이 높기 때문에 기판 쪽으로 투과되는 즉, 백스캐터링(Back scattering)되는 가시광을 표시면 쪽으로 반사시킴으로써 발광효율과 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다. 기판(32)의 재료가 금속인 경우에 금속면과 그린시트(30)의 접합이 용이하도록 기판(32)과 그린시트(30)의 접합 전에 건식 또는 습식으로 미세하게 분쇄된 유리분말이 기판(32) 상에 분사(spray)된다. 이렇게 분사된 미세 유리분말은 500∼600℃ 정도의 열처리에 의해 금속면 상에 융착된다.
미세 유리분말이 표면 상에 융착된 기판(32) 상에 도 2b와 같이 그린시트(30)가 라미네이팅되어 접합된다.
이어서, 도 2c와 같이 그린시트(30) 상에는 어드레스전극(2)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(2)이 형성된 기판(30) 상에는 도 2d와 같이 유전체 슬러리가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(36)이 형성된다. 전극보호층(36)이 형성된 후에 어드레스전극(2)이 형성된 그린시트(30)와 전극보호층(36)의 접착력을 높이기 위하여 2차 라미네이팅을 실시한다. 이어서, 기판(32) 상에 접합된 그린시트(30)의 유동성을 높이기 위하여 결합재로 사용되는 유기물 예를 들면, 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral ; 이하, "PVB"라 함)의 연화점 이하로 기판(32)을 가열하게 된다.
그린시트(30)의 유동성이 높아진 상태에서 도 2e와 같이 격벽 반대 형상의홈(38a)이 형성된 금형(38)이 기판(32) 상에 정렬된다.
그리고 금형(38)은 도 2f와 같이 대략 150 kgf/cm2이상의 압력으로 기판(32) 상에 가압된다. 금형(38)의 가압시 그린시트(30)와 전극보호층(36)이 금형(38)의 홈(38a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.
금형(38)이 도 2g와 같이 그린시트(30) 및 전극보호층(36)로부터 분리된 후에 격벽(8)은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(30) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다. 격벽소성 후에는 형광체(6)를 인쇄하기 전에 전극보호층(36) 위에는 산화티타늄(TiO2)과 같은 반사층 재료가 인쇄된후 소성된다.
그런데 종래의 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법에서는 높이가 폭보다 큰 고 아스펙트비의 격벽(8)의 성형이 어렵게 되거나 금형(38)과 그린시트(30) 분리시에 격벽 형태로 솟아 오른 그린시트(30)가 뜯겨 나가거나 가압 성형시 기판(32)과 그린시트(30) 사이에 공기층이 생성되는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 그린시트(30)의 유기물 포함량에 의해 초래된다. 그린시트(30) 내의 유기물 함량이 많은 경우에는 그린시트(30)의 유동성은 높아지지만 격벽 성형시 유동성이 큰 유기물이 금형 홈(38a) 내로 이동한 후, 그린시트(30) 및 전극보호층(36)의 동시 소성과정에서 유기물이 번아웃되면 성형된 격벽(8)의 높이가 낮아지게 된다. 또한, 금형(38)과 그린시트(30)의 이형시 금형홈(38) 내로 솟아 오른 부분이 뜯겨 나가게 된다. 이와 달리, 그린시트(30) 내의 유기물 함량이 작은 경우에는 그린시트(30)를 사용하면 그린시트(30)의 유동성이 작기 때문에 가압 성형시 그린시트(30)가 금형홈(38a) 내로 솟아 오르기 어렵다.
또한, 종래의 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법에서는 그린시트(30)와 기판(32) 사이의 계면에서의 마차력 차이에 의해 성형시 그린시트(60)와 기판(62) 사이에 도 3과 같이 공기층(40)이 생성된다. 이렇게 격벽 성형시 생성된 공기층(40)은 격벽(8)의 강도를 떨어 뜨릴뿐 아니라 가스 누출을 일으키게 된다. 또한, 그린시트(30)와 기판(32) 사이의 계면에서의 마차력 차는 두 격벽 사이의 그린시트(60)의 일측과 타측이 상호 반대방향으로 이동되면서 도 4와 같이 성형된 격벽들 사이에 크랙(42)을 유발하기도 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 고아스펙트비의 격벽을 형성기에 용이하게 함과 아울러 격벽 성형시 공기층과 크랙 발생을 방지하도록 한 PDP의 하판 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 3은 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에서 발생되는 격벽 아래의 공기층을 나타내는 단면도.
도 4는 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에서 발생되는 격벽들 사이의 크랙을 나타내는 단면도.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에서 공기층 발생이 억제되는 것을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에서 크랙 발생이 억제되는 것을 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 어드레스전극 4 : 유지전극쌍
6 : 형광체 8 : 격벽
10 : 보호막 12,18 : 유전층
14,32,62 : 하부 유리기판 16 : 상부 유리기판
30,60A,60B : 그린시트 36,66 : 전극보호층
38,68 : 금형 40 : 공기층
42 : 크랙
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 점성 유동체와 그와 유사한 재료의 외부 압력에 대한 이동 매질의 거동이론을 적용한다. 이에 근거하여, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 금속기판과 접합이 용이함과 아울러 격벽 성형용 그린시트 재료와 부착이 용이한 재료층을 이용하여 격벽 성형시 발생하는 공기층을 억제하게 된다.
본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유기물 함량이 낮은 제1 그린시트를 기판 상에 상기 기판 상에 접합하는 단계와; 상기 제1 그린시트에 비하여 유기물 함량이 많은 제2 그린시트를 상기 제1 그린시트 상에 적층하는 단계와; 상기 제2 그린시트를 상기 금형으로 가압 성형하여 격벽을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 도 5a와 같은 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)가 제작된다. 제1 그린시트(60A)는 금속으로 된 기판(62)과의 접합이 용이하고 격벽 성형시 기판(62)과 제2 그린시트(60B) 사이의 마찰력 차를 줄이는 역할을 한다. 또한, 제1 그린시트(60A)는 격벽 성형시 제2 그린시트(60A)에 의해 성형된 격벽이 무너지지 않도록 성형된 격벽을 지지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 제1 그린시트(60A)와 제2 그린시트(60B)는 유기물의 조성비가 다르게 혼합된다.
제1 그린시트(60A)에는 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate ; 이하, "BBP"라 함)와 PVB 등을 포함한 5∼15 wt%의 유기물과 95∼85 wt%의 유리분말이 포함된다. 제2 그린시트(60B)는 제1 그린시트(60A)에 비하여 유기물 함량이 많다. 예를 들어, 제2 그린시트(60B)는 BBP와 PVB 등을 포함한 15∼30 wt%의 유기물과 85∼70 wt%의 유리분말이 포함된다. 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)에는 에탄올(Ethanol)과 메틸-에틸-케톤(Methyl-ethyl-ketone ; MEK), 어유(Fish oil) 등이 첨가될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)는 유리분말의 함량이 동일하고 유기물의 함량만 다르게 설정될 수도 있다.
제1 및 제2 그린시트(60A,60B)는 전술한 바와 같이 유기물의 함량이 다르게 설정된 슬러리를 각각 제조한 후에 이 슬러리들을 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)으로 시트 형태로 성형한 후에 건조함으로써 제작된다. 이렇게 제작된 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)가 접합되는 기판(62)은 티타늄으로 제작된 금속기판이다. 이 기판(62)의 표면에는 제1 그린시트(60A)와의 접합이 용이하도록 기판(62)과 제1 그린시트(60A)의 접합 전에 건식 또는 습식으로 미세하게 분쇄된 유리분말이 분사된다. 이렇게 분사된 미세 유리분말은 500∼600℃ 정도의 열처리에 의해 금속면 상에 융착된다.
미세 유리분말이 표면 상에 융착된 기판(62) 상에 도 5b와 같이 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)가 동시에 라미네이팅되어 접합된다.
이어서, 도 5c와 같이 제2 그린시트(60B) 상에는 어드레스전극(64)이 인쇄된 후에 건조된다.
어드레스전극(64)이 형성된 기판(62) 상에는 도 5d와 같이 유전체 슬러리가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(66)이 형성된다. 전극보호층(66)이 형성된 후에 어드레스전극(64)이 형성된 제2 그린시트(60B)와 전극보호층(66)의 접착력을 높이기 위하여 2차 라미네이팅을 실시한다. 이어서, 기판(62) 상에 접합된 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)의 유동성을 높이기 위하여 유기 결합재의 연화점 이하로기판(62)을 가열하게 된다.
제1 및 제2 그린시트(60A,60B)의 유동성이 높아진 상태에서 도 5e와 같이 격벽 반대 형상의 홈(68a)이 형성된 금형(68)이 기판(62) 상에 정렬된다.
그리고 금형(68)은 도 5f와 같이 소정 압력으로 기판(62) 상에 가압된다. 이 때, 압력은 제2 그린시트(60B)의 유동성이 크므로 종래의 LTCCM 방법보다 낮다.
금형(68)의 가압시 제2 그린시트(60B)와 전극보호층(66)은 금형(68)의 홈(68a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다. 그리고 제1 그린시트(60B)는 제2 그린시트(60B)보다 작지만 거의 유사한 유동성을 가지고 이동된다.
금형(68)이 도 5g와 같이 제2 그린시트(60B)와 전극보호층(66)으로부터 분리된 후에 격벽(8)은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 제1 및 제2 그린시트(60A,60B) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성 및 성장된다. 격벽소성 후에는 형광체(6)를 인쇄하기 전에 전극보호층(66) 위에는 산화티타늄(TiO2)과 같은 반사층 재료가 인쇄된 후에 소성된다.
본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법에 의하면, 격벽 성형시 제1 및 제2 그린시트(60A,60B) 사이의 마찰력 차이는 작고 제1 그린시트(60A,60B)와 기판(62) 사이에도 마찰력 차이가 작다. 또한, 격벽 성형시 제2 그린시트(60B)의 유기물 함량이 큰 만큼 유동성이 크기 때문에 제2 그린시트(60B)는 작은 압력에도 금형(68)의 홈 내로 이동한다. 따라서, 고 아스펙트비의 격벽(8)이 형성될 수 있으며 도 6 및 도 7과 같이 격벽 성형시에 제1 및 제2 그린시트(60A,60B) 사이 또는 기판(62)과 제1 그린시트(60A) 사이에 공기층이 생성되지도 않고 인접한 격벽들 사이에서 제1 및 제2 그린시트(60A,60B)에 크랙이 발생하지도 않게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유기물 함량이 작은 제1 그린시트를 기판 상에 접합하고 유기물 함량이 큰 제2 그린시트를 제1 그린시트 상에 적층하여 제2 그린시트를 이용하여 격벽을 형성하게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 유동성이 큰 제2 그린시트를 이용하여 격벽을 형성하기 때문에 제2 그린시트에 가해지는 금형의 압력을 상대적으로 작게 하여도 고 아스펙트비의 격벽을 성형할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 격벽 성형시 제1 및 제2 그린시트 사이와 제1 그린시트와 기판 사이의 마찰력 차이가 작기 때문에 이들 사이에 공기층이 생성되지 않고 인접한 격벽들 사이에서 제1 및 제2 그린시트 상에 크랙이 발생하지 않는다.
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 (8)

  1. 기판 상에 그린시트를 형성하고 금형으로 상기 그린시트를 가압 성형하여 격벽을 형성하는 방법에 있어서,
    유기물 함량이 낮은 제1 그린시트를 기판 상에 상기 기판 상에 접합하는 단계와;
    상기 제1 그린시트에 비하여 유기물 함량이 많은 제2 그린시트를 상기 제1 그린시트 상에 적층하는 단계와;
    상기 제2 그린시트를 상기 금형으로 가압 성형하여 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 그린시트에는 5∼15 wt%의 유기물과 95∼85 wt%의 유리분말이 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 그린시트에는 15∼30 wt%의 유기물과 85∼70 wt%의 유리분말이 혼합된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그린시트의 유기물에는 부틸-벤질-프탈레이트(Butyl-benzyl-phthalate)와 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral)이 포함된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그린시트에는 에탄올(Ethanol)과 메틸-에틸-케톤(Methyl-ethyl-ketone ; MEK), 어유(Fish oil)이 포함된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속기판 상에 상기 제1 및 제2 그린시트를 적층하여 라미네이팅하는 단계와,
    상기 제2 그린시트 상에 전극들을 형성하는 단계와,
    상기 전극들을 덮도록 상기 제2 그린시트 상에 유전층을 패터닝하는 단계와,
    상기 금형을 상기 유전층과 제2 그린시트 상에 가압하여 격벽을 성형하는 단계와,
    상기 성형된 격벽을 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
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