KR100575025B1 - 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법 - Google Patents

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Abstract

전계방출 디스플레이를 제조하기 위한 공정 중 봉착(sealing), 배기(pumping)를 동일 진공챔버 내에서 수행하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법이 개시된다. 본 발명의 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법은 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하고, 상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포한다. 상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입한 후에 상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공 배기한다. 상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하면 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉된다.
글래스프릿, 전계방출 디스플레이, 진공봉착, 배기공

Description

전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법{THE METHOD OF FIELD EMISSION DISPLAY PANEL SEALING AT THE VACUUM STATE}
도 1은 FED의 기본 구조를 나타내는 단면도,
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 FED의 하부기판과 상부기판을 봉착하는 방법을 나타내는 사시도들,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도들,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도, 및
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30, 40, 50 : 하부기판 32, 42, 52 : 음극판
33, 43, 53 : 격자형 스페이서 34, 44, 54 : 전극
35, 45, 55 : 글라스 프릿 37, 47, 57 : 배기공
39 : 상부기판
본 발명은 전계 방출 디스플레이의 진공 봉착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계방출 디스플레이를 제조하기 위한 공정 중 봉착(sealing), 배기(pumping)를 동일 진공챔버 내에서 수행하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD) 장치는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP), 전계방출 디스플레이(Field Emission Display, 이하 FED), 진공형광소자(Vacuum Fluorescent Dispaly, 이하 VFD) 등으로 나뉘어질 수 있으며, 저소음, 저전력 시대인 21세기 사회의 정보전달 매체로 각광을 받고 있다.
이중에서 FED는 음극선관(Cathode Ray Tube)의 장점인 우수한 화질과 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)의 장점인 얇은 두께를 모두 충족시킬 수 있는 평판 디스플레이로서 개발이 활발히 이루어지고 있다. FED는 전자 방출 장치(emitter)로부터 방출된 전자를 형광체에 충돌시켜 발생되는 빛을 이용하여 화상을 표시한다.
도 1은 FED의 기본 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, FED는 서로 대향되는 상부기판(2) 및 하부기판(4) 사이의 스페이서(6)를 구비한다. 상기 하부기판(4) 상에는 음극판(8), 전자 방출 장치(emitter, 10), 절연층(12), 및 게이트 전극(14)을 구비한다. 상기 상부기판(2) 아래에는 양극판(16)과 형광체(18)를 구비한다. 상부기판(2)과 하부기판(4) 사이의 스페이서(6)는 진공이 유지되게 한다. 팁 형상의 전자 방출 장치(10)에서 방출된 전자들(19)은 상기 음극판(8)과 상기 게이트 전극(14)에 인가되는 전압에 의해 가속되어 양극판(16)의 표면에 도포된 적(R), 녹(G), 청(B) 형광체(18)에 충돌함으로써 형광체(18)를 발광시키게 된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 FED의 하부기판과 상부기판을 봉착하는 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 2a를 참조하면, 분말 상태의 프릿을 유기 용매인 비이클과 혼합하여 반죽물 상태로 제조하여 저장용기(21)에 넣은 후에 디스펜서(26)를 이용하여 하부기판(20) 상에 제1 프릿(26a)을 도포한다. 상기 하부기판(20) 상에는 음극판(22), 격자형 스페이서(23) 및 전극(24)이 형성되어 있다. 도포된 프릿은 약 100℃ 정도에서 10분 정도 건조공정을 행한다.
도 2b를 참조하면, 상기 제1 프릿(26a)이 도포된 하부기판(20) 상에 사이드 글라스(side glass, 27)를 올려 놓고, 상기 사이드 글라스(27) 상에 제2 프릿(26b)을 상기 제1 프릿(26a)과 동일하게 도포한다.
도 2c를 참조하면, 상기 제2 프릿(26b)이 도포된 사이드 글라스(27) 상에 상부기판(29)를 적층하고 소결 열처리하여 상부기판 및 하부기판을 접착시킨다.
이와 같이 FED와 같은 디스플레이 장치에서의 상부기판과 하부기판을 접착하는 방법은 분말 형태의 프릿을 유기용매인 비이클과 혼합하여 반죽물 상태로 제조하여 저장 용기에 넣은 후에 디스펜서를 이용하여 하부기판에 도포하는 방법을 사 용하고 있다.
상술한 글라스 프릿을 사용한 상하부 기판의 접합은 FED, PDP, VFD 생산공정에 사용되는 기술로서, 하부기판 및 상부기판을 접합 후에는, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 하부기판 또는 상부기판의 한 면에 미리 마련된 배기 튜브(tube)를 통하여 하부기판 및 상부기판 사이를 소정의 진공도까지 배기시킨다. 배기에 소요되는 시간은 통상 10시간 이상이 소요된다. 배기 후에는 튜브(tube)를 가열 밀봉시킨다.
상술한 기존의 상부기판 및 하부기판 접합방식과 접합 후 배기 방식은 다음과 같은 문제를 내포하고 있다.
본소결 공정 중에 유리에 형성된 전극물질 등이 잔류하고 있는 가스에 의해 특성이 저하되고, 지나친 배기 소요시간으로 인해 생산성이 저하된다.
또한, 배기튜브 부착, 배기 후 튜브 용융 밀봉 등 부가적으로 많은 공정이 수반되므로 비경제적이다.
이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 방법 중의 하나로서 진공챔버 장치를 이용하여 진공상태의 챔버 내에서 FED를 제조하는 방식이 그 대안으로 제시되고 있으며, 현재 이에 대한 연구가 한창이지만, 뚜렷한 해결책을 제시하지 못하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 봉착용 글라스 프릿에 배기공을 형성하고 이를 통해 진공챔버 내에서 배기한 후 열처리 소성 하여 하부기판 및 상부기판을 봉착하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 배기튜브의 부착 및 배기 후 튜브 용융밀봉의 부가 공정이 없어 경제적인 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법은 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하고, 상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포한다. 상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입한 후에 상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공 배기한다. 상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하면 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉된다.
본 발명에 있어서, 글라스 프릿은 소정높이의 하부 글라스 프릿을 형성한 후에 단락형태의 글라스 프릿을 형성할 수 있다. 또한, 상기 글라스 프릿을 도포하기 전후에 사이드 글라스를 더 적층할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 글라스 프릿 분말은 PbO, B2O3, ZnO, SiO2를 주요구성 성분으로 하며, 상기 PbO는 50 내지 75 중량 퍼센트를 갖는 것이 바람직하다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 각 층 및 물질들의 모양 및 두께는 설명의 편의를 위하여 과장 또는 개략화된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 부재를 지칭한다.
본 발명의 진공봉착에 사용하는 글라스 프릿은 진공봉착용 글라스 프릿을 사용한다. 진공봉착에 사용하는 글라스 프릿에 관련된 기술로서, 본 발명의 출원인은 2004년 특허출원 제 11768호의 '진공상태에서 봉착이 가능한 글라스 프릿 및 이를 이용한 평판 디스플레이 장치의 제조방법'을 제안한 바 있다.
진공 상태에서 봉착하는 방법에서 종래의 봉착용 프릿을 사용하면, 대기중에서 가소된 봉착용 프릿을 진공 상태에서 다시 용융(소성) 시킬 때 봉착용 프릿의 구성성분 중 일부가 증발되어 기공(bubble)이 발생하고 내부를 오염시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 글라스 프릿 분말은 PbO, B2O3, ZnO, SiO2를 주요구성 성분으로 하며, 상기 PbO는 50 내지 75 중량 퍼센트를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 봉착용 글라스 프릿을 사용한다. 이는 종래의 글라스 프릿의 진공 상태의 봉착에서 기포 발생의 주요인은 글라스 프릿의 구성성분 중 녹는점이 가장 낮은 PbO의 휘발이라는 점을 발견하여, 글라스 프릿의 구성성분 중 PbO의 함량을 50~75% 범위로 낮춰 10-7 torr 이하의 압력에서도 글라스 프릿의 구성성분이 휘발되지 않도록 하였다.
(제1 실시예)
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도들이다.
도 3a를 참조하면, 음극판(32), 격자형 스페이서(33) 및 전극(34)을 포함하는 캐소드 전극이 형성된 하부기판(30)을 준비한다.
이어서, 상기 하부기판(30)의 가장자리부를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공(37)이 형성되도록 혼합된 글라스 프릿 페이스트를 두 장의 기판 중 하나의 기판의 가장자리에 소정의 두께와 폭으로 도포한다. 도포방법은 디스펜싱(dispensing)이나 스크린 프린팅(screen printing) 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
글라스 프릿 페이스트가 도포된 기판에서 수분 및 프릿의 용매를 제거하기 위한 건조 공정을 마친 후에, 글라스 프릿 페이스트 내부의 바인더(binder) 성분을 제거하기 위하여 가소성 공정을 거친다. 가소성 공정은 바인더(binder: 아크릴 계통)를 태우는 공정으로 산화가 가능한 산소 분위기에서 행해진다. 온도는 통상 370℃~450℃에 이르고 유지시간은 30분 내지 1시간 정도이다.
도 3b를 참조하면, 가장자리에 다수의 배기공(37)을 갖도록 글라스 프릿(35)이 점적 형태로 형성된 하부기판(30) 상에 애노드 전극이 형성된 상부기판(39)을 클램핑하여서 진공챔버 내에 투입하여 상기 다수의 배기공(37)을 통해 패널 내부의 공기를 배기한다.
도 3c를 참조하면, 상기 진공챔버 내에서 열처리 소성하고, 상기 상하부 기 판(30, 39)을 가압한다. 이 때 용융상태의 글라스 프릿(35)이 배기공(37)을 메우면서 서로 이어져 봉착되는 과정이 진행된다. 소성온도는 400℃~450℃ 정도에서 진행되고 유지 시간은 10분 내지 30분 정도이다.
도 3d를 참조하면, 상기 글라스 프릿(37)은 완전히 이어져 하부기판(30) 및 상부기판(39) 사이의 배기공을 완전 밀봉시키게 된다.
(제2 실시예)
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 음극판(42), 격자형 스페이서(43) 및 전극(44)을 포함하는 캐소드 전극이 형성된 하부기판(42) 가장자리 상에 소정높이로 하부 글라스 프릿(41)을 형성하고, 상기 하부 글라스 프릿(41)의 상부의 위치에 다수의 배기공(47)을 갖도록 별도의 글라스 프릿(45)를 점적 형태로 형성한다.
다음로는 제1 실시예와 동일한 과정을 거친다. 즉, 배기공(57)을 글라스 프릿(45) 상에 애노드 전극이 형성된 상부기판을 정렬시킨 상태로 클램핑한다. 그 다음에는, 하부기판 및 상부기판이 클램프된 상태에서 진공챔버 내로 투입한 후에 상기 글라스 프릿(45) 사이의 배기공(47)을 통해 패널 내부의 공기를 배기한다. 그 다음에는, 상기 글라스 프릿을 소성함에 따라 용융된 글라스 프릿이 하부기판 및 상부기판의 외측으로부터 가해지는 소정의 압력에 의해 압착되어 배기공(47)을 메우면서 서로 이어져 완전 봉착된다.
(제3 실시예)
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 FED의 배기 및 봉착방법을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 음극판(52), 격자형 스페이서(53) 및 전극(54)을 포함하는 캐소드 전극이 형성된 하부기판(50)의 가장자리 상에 사이드 글래스(51)를 적층한다. 이어서, 상기 사이드 글래스(51) 상에 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공(57)이 되도록 글라스 프릿(55)을 도포한다.
다음로는 제1 실시예와 동일한 과정을 거친다. 즉, 배기공(57)이 형성된 글라스 프릿(55) 상에 애노드 전극이 형성된 상부기판을 정렬시킨 상태로 클램핑한다. 그 다음에는, 하부기판 및 상부기판이 클램프된 상태에서 진공챔버 내로 투입한 후에 상기 글라스 프릿(55) 사이의 배기공(57)을 통해 패널 내부의 공기를 배기한다. 그 다음에는, 상기 글라스 프릿을 소성함에 따라 용융된 글라스 프릿이 하부기판 및 상부기판의 외측으로부터 가해지는 소정의 압력에 의해 압착되어 배기공(57)을 메우면서 서로 이어져 완전 봉착된다.
또한, 도면과는 다르게 배기공이 형성된 글라스 프릿을 도포한 후에 사이드 글라스를 적층할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 진공 상태에서 상하부 기판을 밀봉하게 되어, 접착제에 의한 오염을 줄일 수 있고, 또한 패널 내부의 진공도도 고르게 할 수 있다.
또한, 전계방출 디스플레이의 진공 상태의 봉착시에 본 발명에 따른 글라스 프릿을 적용하면 진공 상태에서 기포 및 가스 발생없이 봉착이 가능하여 진공 봉착용 장치의 상용화가 가능하며, 이로 인한 전계방출 디스플레이의 품질 향상 및 생산성 향상을 통한 원가 절감을 이룰 수 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하는 단계;
    상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공배기하는 단계; 및
    상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하여 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉하는 단계를 포함하며, 상기 글라스 프릿을 형성하는 단계는 소정높이의 하부 글라스 프릿을 형성한 후에 단락형태의 글라스 프릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법.
  3. 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하는 단계;
    상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공배기하는 단계; 및
    상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하여 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉하는 단계를 포함하며, 상기 글라스 프릿을 도포하기 전에 사이드 글라스를 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법.
  4. 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하는 단계;
    상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공배기하는 단계; 및
    상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하여 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉하는 단계를 포함하며, 상기 글라스 프릿을 도포한 후에 사이드 글라스를 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법.
  5. 캐소드 전극이 형성된 하부기판 및 애노드 전극이 형성된 상부기판을 준비하는 단계;
    상기 하부기판과 상부기판 중 하나의 기판의 가장자리를 따라서 점적된 형태의 단락구조를 이룸으로써 다수의 배기공이 형성되도록 글라스 프릿을 도포하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판을 정렬하여 진공챔버 내로 투입하는 단계;
    상기 하부기판 및 상부기판 사이의 글라스 프릿의 배기공을 통해 패널 내부를 진공배기하는 단계; 및
    상기 하부기판 및 상부기판을 가압하면서 소성하여 용융상태의 글라스 프릿이 상호 이어져 밀봉하는 단계를 포함하며, 상기 글라스 프릿 분말은 PbO, B2O3, ZnO, SiO2를 주요구성 성분으로 하며, 상기 PbO는 50 내지 75 중량 퍼센트를 갖는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이의 진공 봉착방법.
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