KR100580558B1 - 그린시트 소성장치 및 방법 - Google Patents

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KR100580558B1
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배종운
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 열로 인한 기판의 스트레스를 예방하고 그린시트 내의 잔류용제를 제거하도록 한 그린시트 소성장치 및 방법에 관한 것이다.
이 그린시트 소성장치는 그린시트를 공급하는 공급부와; 상기 그린시트의 제1 면을 가열하는 1차 가열부와; 상기 제1 면의 맞은편인 그린시트의 제2 면을 가열하고 상기 제1 면과 제2 면이 가열된 상태의 상기 그린시트를 기판 상에 라미네이팅시키는 2차 가열 및 가압부를 구비한다.

Description

그린시트 소성장치 및 방법{Apparaus And Method Of Firing Green Sheet}
도 1은 종래의 그린시트 소성장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 다른 그린시트 소성장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그린시트 소성장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 그린시트의 1차 가열과 2차 가열시 용제의 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 그린시트 소성장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3 및 도 5에 도시된 가열롤러들의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 그린시트 소성장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 그린시트의 소성장치 및 방법에 의해 제작되는 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1, 31, 41, 51 : 공급롤러 2, 46 : 장력롤러
3 : 가열 & 가압롤러 4, 34, 44, 54 : 기판 이송롤러
5, 35, 45, 55 : 그린시트 11 : 히터
12 : 집열판 13 : 가열모듈
32, 42, 52 : 1차 가열롤러 33, 43, 53 : 2차 가열 & 가압롤러
100, 200, 100a, 100b : 기판 111 : 금속버스전극
112 : 투명전극 113, 117 : 유전체층
114 : 보호막 115 : 격벽
116 : 형광체층
본 발명은 그린시트 소성장치 및 방법에 관한 것으로 특히, 열로 인한 기판의 스트레스를 예방하고 그린시트 내의 잔류용제를 제거하도록 한 그린시트 소성장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 그린시트는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)의 유전체층 등을 형성하는 공정에서 공정수를 줄일 수 있고 저온 소성이 가능한 재료로 주목받고 있다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조공정에서 이용되는 그린시트의 라미네이팅 & 소성장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 종래의 그린시트의 라미네이팅 & 소성장치는 공급롤러(1), 장력롤러(2), 가열 & 가압롤러(3), 및 기판 이송롤러(4)를 구비한다.
그린시트(5)는 공급 롤러(1)에 그린시트(5)가 감겨져 있다. 공급롤러(1)는 회동 가능하게 설치되어 회전하면서 그린시트(5)를 장력롤러(2)에 공급한다.
장력롤러(2)는 그린시트(5)의 일면에 접촉되고 회동 가능하게 설치된다. 이 장력롤러(2)는 회동에 의해 그린시트(5)를 공급롤러(1)로부터 인출함과 아울러 가열 & 가압롤러(3)에 그린시트(5)를 공급한다. 이 장력롤러(2)에 의해 그린시트(5)는 일정한 장력을 가지면서 기판(100) 상에 라미네이팅된다.
가열 & 가압롤러(3)는 대략 그린시트(5)의 두께 만큼의 간격으로 기판(100)과 이격되며, 소정 온도로 가열되고 회동한다. 이 가열 & 가압롤러(3)는 장력롤러(2)로부터의 그린시트(5)를 가열함과 동시에 기판(3) 상에 가압하여 그 그린시트(5)를 기판(100) 상에 밀착시킨다. 즉, 가열 & 가압롤러(3)는 기판(3) 상에 그린시트(5)를 라미네이팅함과 동시에 소성한다.
가열 & 가압롤러(3)에 라미네이팅되는 그린시트(5)는 가열 & 가압롤러(3)의 온도에 의해 온도가 상승한다. 이 때, 그린시트(5) 내의 바인더(binder) 등의 용제(solvent)는 그린시트(5)의 온도 상승으로 인하여 기화되면서 소성된다.
기판 이송롤러(4)는 가열 & 가압롤러(3)에 의해 그린시트(5)가 접합된 기판(100)을 도면에서 좌측으로 이송한다.
그런데, 그린시트(5) 내에는 가열 & 가압롤러(3)에 의해 가열된 후에도 잔류용제가 남아 있을 수 있다. 이는 가열 & 가압롤러(3)가 기판(5) 상에 밀착되는 그린시트(5)의 상부면만을 가열하므로 그 그린시트(5)의 하부면까지 열이 전달되지 못하기 때문이다. 가열 & 가압롤러(3)의 가열 후에 그린시트(5) 내에 남아 있는 잔류용제는 그린시트(5)와 기판(100)과의 밀착성을 저하시켜 그린시트(3)와 기판(100) 사이의 막분리 현상을 유발하고 그린시트(3) 내에 원치 않는 기포를 형성시키거나 그린스트(3)의 표면에 원치 않는 돌기를 형성하는 원인으로 작용한다. 이러한 소성 후의 그린시트(3) 내 잔류용제는 그린시트(5)의 두께가 두껍거나 그 그린시트(5) 내의 용제가 많을수록 많아진다.
이와 같은 잔류용제의 문제점을 극복하고자, 본원 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2004-0005119를 통해 도 2와 같은 그린시트 소성장치가 제안된 바 있다.
도 2를 참조하면, 종래의 그린시트 소성장치는 그린시트(3)가 접합되는 기판(100)의 하부에 위치하는 가열모듈(13)을 구비한다.
가열모듈(13)은 상하, 좌우로 이동이 가능하게 설치된다. 이 가열모듈(13)은 가열 & 가압롤러(3)에 의해 기판(100) 상에 접합되는 그린시트(5)의 하부면을 가열하여 하부면 근방에 남아 있는 잔류용제의 기화를 유도한다. 이를 위하여 가열모듈(13)은 열을 발생하는 히터(11)와, 히터(11)로부터의 열을 그린시트(5)의 하부면에 집열하는 집열판(12)을 포함한다. 집열판(12)은 개구부가 그린시트를 향하는 포물 반사판으로 제작된다.
그런데 도 2와 같은 그린시트 소성장치는 기판(100) 상에 접합되는 그린시트 (5)의 하부면을 가열할 수 있으므로 그린시트의 하부면 근방의 잔류용제를 거의 제거할 수 있는 장점이 있는 반면, 기판(100)이 과도하게 가열되어 기판(100)의 스트레스를 유발할 수 있고 가열모듈로 인하여 제조비용이 상승하는 단점이 있다. 열로 인한 기판(100)의 스트레스는 기판(100)의 변형을 초래할 수 있으며, 기판(100)과 그린시트(5) 사이의 막분리를 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 열로 인한 기판의 스트레스를 예방하고 그린시트 내의 잔류용제를 제거하도록 한 그린시트 소성장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치는 그린시트를 공급하는 공급부와; 상기 그린시트의 제1 면을 가열하는 1차 가열부와; 상기 제1 면의 맞은편인 그린시트의 제2 면을 가열하고 상기 제1 면과 제2 면이 가열된 상태의 상기 그린시트를 기판 상에 라미네이팅시키는 2차 가열 및 가압부를 구비한다.
상기 1차 가열부는 상기 공급부로부터의 그린시트를 인출하고 상기 제1 면을 가열하는 1차 가열롤러를 구비한다.
상기 2차 가열 및 가압부는 상기 1차 가열롤러로부터 공급되는 그린시트의 제2 면을 가열하고 상기 제1 면을 상기 기판 상에 부착시키는 2차 가열 및 가압롤 러를 구비한다.
상기 그린시트 소성장치는 상기 공급부로부터의 그린시트를 상기 1차 가열롤러에 공급하기 위한 장력롤러를 더 구비한다.
상기 1차 가열롤러와, 상기 2차 가열 및 가압롤러는 상기 공급부로부터 공급되는 상기 그린시트의 두께 이상으로 이격된다.
본 발명에 따른 그린시트 소성방법은 그린시트의 제1 면을 가열하는 단계와; 상기 제1 면의 맞은편인 그린시트의 제2 면을 가열하는 단계와; 상기 제1 면과 상기 제2 면이 가열된 상태에서 상기 그린시트를 기판 상에 라미네이팅시키는 단계를 포함한다.
상기 그린시트의 제1 면이 상기 기판 상에 라미네이팅된다.
상기 제2 면은 상기 제1 면이 가열 중인 상태, 상기 제1 면의 가열이 종래된 직후 상태, 및 상기 제1 면의 가열이 종료된 후 일정시간이 흐른 상태 중 어느 하나 이상의 상태에서 가열되기 시작한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도 3 내지 도 8을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치는 공급롤러(31), 1차 가열롤러(32), 2차 가열 & 가압롤러(33), 및 기판 이송롤러(34)를 구비한다.
그린시트(35)는 유리분말, 상기 유리분말의 점도를 유지하는 결합제, 경화를 방지하도록 유연성을 제공하기 위한 가소제, 상기 결합제와 상기 가소제를 용해시키기 위한 용매 및 그 외 다른 소량의 첨가제가 포함된다. 또한, 그린시트(35)는 백색안료나 흑색안료 등의 안료, 금속분말, MgO 등의 보호막 재료 분말이 첨가될 수 있다. 그린시트(35)의 두께는 대략 10㎛∼600㎛ 정도이다. 이러한 그린시트(35)는 공급 롤러(31)에 감겨져 있다. 공급롤러(31)는 회동 가능하게 설치되어 회전하면서 그린시트(35)를 1차 가열롤러(32)에 공급한다.
1차 가열롤러(32)와 2차 가열 & 가압롤러(33)는 그린시트(35)의 두께 이상으로 이격된다.
1차 가열롤러(32)는 2차 가열 & 가압롤러(33)와 연접되고 회동 가능하게 설치된다. 이 1차 가열롤러(32)는 회동에 의해 그린시트(35)를 공급롤러(31)로부터 인출하여 그린시트(35)에 장력을 부가하고, 기판(200)과 부착될 그린시트(35)의 배면(35b)을 대략 10℃∼200℃ 사이의 온도로 가열하여 도 4와 같이 그린시트(35) 내의 용제(35c)를 그린시트(35)의 전면(35a) 쪽으로 이동시킨다. 이를 위하여, 1차 가열롤러(30)에는 도시하지 않은 히터나 그 히터에 연결되는 열풍관이 내장된다.
2차 가열 & 가압롤러(33)는 1차 가열된 그린시트(35)를 사이에 두고 1차 가열롤러(30)와 연접되고 회동 가능하게 설치된다. 이 2차 가열 & 가압롤러(33)는 도 4와 같이 1차 가열된 그린시트(35)의 전면(35a)을 대략 100℃∼200℃의 온도로 대략 5 분 이내로 가열하여 그린시트(35)의 전면(35a) 근방에 집중 분포되는 용제(35c)를 완전히 기화시키면서 그린시트(35)를 소성시킴과 아울러 2차 가열된 그린 시트(35)를 기판 상에 가압하여 그 그린시트(35)를 기판(200) 상에 밀착시킨다. 이 2차 가열 & 가압롤러(33)에는 도시하지 않은 히터나 그 히터에 연결되는 열풍관이 내장된다. 이러한 라미네이팅 공정에서 1차 가열된 그린시트(35)의 배면(35b)이 기판(200)의 표면에 밀착된다.
기판 이송롤러(34)는 2차 가열 & 가압롤러(33)에 의해 그린시트(35)가 접합된 기판(200)을 도면에서 좌측으로 이송한다.
1차 가열롤러(33)와 2차 가열롤러(35) 각각에서 그린시트(35)와의 접착면적은 열전달효율을 높이도록 가열롤러(33, 35) 각각의 외주면의 전체 곡면 대비 10%∼50% 사이이다.
이렇게 본 발명에 따른 그린시트 소성장치 및 방법은 1차 가열롤러(32)를 이용하여 기판(200)과 부착될 그린시트(35)의 배면(35b)을 가열한 후 2차 가열 & 가압롤러(33)를 이용하여 그린시트(35)의 전면(35a)을 가열하여 그린시트(35)의 소성 후에 그린시트(35)의 용제를 완전히 제거한다.
본 발명에 따른 그린시트 소성장치 및 방법은 그린시트(35)의 전면(35a)이 배면(35b)의 가열과 동시에 가열되거나, 배면(35b)의 가열 직후시에, 또는 배면(35b)의 가열 후 일정시간이 경과된 후부터 가열되기 시작한다. 이러한 그린시트(35a)의 전면(35a)과 배면(35b)의 시간차에 따라, 1차 가열롤러(32) 및 2차 가열 & 가압롤러(33) 사이의 거리 또는 높이차가 달라진다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 그린시트 소성장치를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치는 공급롤러(41), 장력 롤러(46), 1차 가열롤러(42), 2차 가열 & 가압롤러(43), 및 기판 이송롤러(44)를 구비한다.
이 실시예는 전술한 실시예와 대비할 때, 공급롤러(41), 1차 가열롤러(42), 2차 가열 & 가압롤러(43), 및 기판 이송롤러(44)는 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다.
장력롤러(46)는 공급롤러(41)와 1차 가열롤러(42) 사이에 회동 가능하게 설치되어 1차 가열롤러(42)에 공급될 그린시트(45)에 장력을 부가한다.
한편, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치에 있어서, 그린시트(35)의 배면(35b)에 가해지는 온도를 최적으로 조절하기 위하여 1차 가열롤러(32, 42)와 2차 가열 & 가압롤러(33, 43) 각각의 직경, 회전속도 또는 그들 사이의 간격은 조절될 수 있다. 도 6은 그 일예로써 전술한 실시예에 비하여 1차 가열롤러(32, 42)와 2차 가열롤러(33, 43) 사이의 간격을 길게 한 예를 보여 준다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 그린시트 소성장치를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치는 가상의 수직축(300)에 회전 중심이 일치하는 공급롤러(51)와, 일측방향으로 회전중심이 수직축(300)으로부터 벗어나도록 배치된 1차 가열롤러(52)와, 타측방향으로 회전중심으로 수직축(300)으로부터 벗어나도록 배치되는 2차 가열 & 가압롤러(53), 및 기판 이송롤러(54)를 구비한다.
1차 가열롤러(52)는 2차 가열 & 가압롤러(53)로부터 멀리 떨어지고 회동 가능하게 설치된다. 이 1차 가열롤러(52)는 회동에 의해 그린시트(55)를 공급롤러 (31)로부터 일측방향으로 인출하여 그린시트(55)에 장력을 부가하고, 외주면의 전체 곡면 대비 대략 10%∼50% 사이의 곡면 상에서 그린시트(55)와 접촉하여 그 그린시트(55)의 배면을 대략 10℃∼200℃ 사이의 온도로 가열한 후에 하여 배면이 가열된 그린시트(55)를 2차 가열 & 가압롤러(53)에 공급한다.
2차 가열 & 가압롤러(53)는 회동 가능하게 설치된다. 2차 가열 & 가압롤러(53)는 1차 가열롤러(52)로부터의 그린시트(35)를 타측방향으로 팽팽히 땡기면서 외주면의 전체 곡면 대비 대략 10%∼50% 사이의 곡면 상에서 그린시트(55)와 접촉하여 그 그린시트(55)의 전면을 대략 100℃∼200℃ 사이의 온도로 가열함과 동시에 전면이 가열된 그린시트(55)를 기판 상에 가압하여 그 그린시트(55)를 기판(200) 상에 밀착시킨다.
기판 이송롤러(54)는 2차 가열 & 가압롤러(53)에 의해 그린시트(35)가 접합된 기판(200)을 도면에서 좌측으로 이송한다.
도 8은 본 발명에 따른 그린시트의 소성장치 및 방법에 의해 제작되는 PDP를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 PDP는 상부기판(100a) 상에 형성되어진 스캔전극(Y) 및 서스테인전극(Z)과, 하부기판(100b) 상에 형성되어진 어드레스전극(X)을 구비한다.
이 PDP의 방전셀은 스캔전극(Y), 서스테인전극들(Z) 및 어드레스전극들(X)의 교차부에 형성된다.
이 PDP의 상판에서, 스캔전극(Y)과 서스테인전극(Z) 각각은 투명전극(112) 과, 투명전극(112)보다 작은 선폭을 가지며 투명전극(112)의 일측 가장자리에 형성되는 금속버스전극(111)을 포함한다. 투명전극(12)은 통상 인듐틴옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO)로 상부기판(10) 상에 형성된다. 스캔전극(Y)과 서스테인전극(Z)이 형성된 상부기판(100a)에는 상부 유전체층(113)과 보호막(114)이 적층된다. 상부 유전체층(113) 상에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 쌓이게 된다. 보호막(114)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링으로부터 전극들(Y)과 상부 유전체층(113)을 보호하고 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 이러한 PDP의 상판에서, 유전체층(113) 및/또는 보호막(114)은 전술한 그린시트(35, 45, 55)로 형성된다. 또한, 금속버스전극(111)이 사진식각공정 등에 의해 형성된 유전체층용 그린시트와 그 그린시트에 적층된 보호막용 그린시트를 포함한 3층 구조의 그린시트를 이용하여 금속버스전극(111), 유전체층(113) 및 보호막(114)이 동시에 형성될 수 있다.
이 PDP의 하판에서 어드레스전극(X)은 스캔전극(Y) 및 서스테인전극(Z)과 교차되는 방향으로 하부기판(100b) 상에 형성되고, 하부기판(100b) 상에는 하부 유전체층(117)과 격벽(115)이 형성된다. 하부 유전체층(117)과 격벽(115)의 표면에는 형광체층(116)이 형성된다. 격벽(115)은 방전셀을 물리적으로 구분하며, 방전에 의해 생성된 자외선과 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 차단한다. 형광체층(116)은 플라즈마 방전시 발생된 자외선에 의해 여기·발광되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생한다. 이러한 PDP의 하판에서, 유전체층(115) 및/또는 격벽(116)은 전술한 그린시트(35, 45, 55)로 형성된다.
상/하부기판(100a,100b)과 격벽(115) 사이에 마련된 방전셀 내에는 He+Xe, Ne+Xe, He+Xe+Ne 등의 불활성 혼합가스가 주입된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치 및 방법은 기판에 열을 가하지 않는 상태에서 공급롤러로부터 공급되는 그린시트의 배면을 가열한 후에 그 그린시트의 전면을 가열하여 열로 인한 기판의 스트레스를 예방하고 그린시트의 소성 후 그린시트 내의 잔류용제를 완전히 제거할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 그린시트 소성장치 및 방법은 그린시트와 기판 사이의 막분리 현상과 기판 상에 라미네이팅되는 그린시트의 불량을 예방하여 PDP의 생산성을 높일 수 있다.
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 (7)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널의 재료로 이용 가능한 그린시트의 소성장치에 있어서,
    상기 그린시트를 공급하는 공급부와;
    상기 그린시트의 제1 면을 가열하는 1차 가열부와;
    상기 제1 면의 맞은편인 그린시트의 제2 면을 가열하고 상기 제1 면과 제2 면이 가열된 상태의 상기 그린시트를 기판 상에 라미네이팅시키는 2차 가열 및 가압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 가열부는 상기 공급부로부터의 그린시트를 인출하고 상기 제1 면을 가열하는 1차 가열롤러를 구비하고;
    상기 2차 가열 및 가압부는 상기 1차 가열롤러로부터 공급되는 그린시트의 제2 면을 가열하고 상기 제1 면을 상기 기판 상에 부착시키는 2차 가열 및 가압롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급부로부터의 그린시트를 상기 1차 가열롤러에 공급하기 위한 장력롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 1차 가열롤러와, 상기 2차 가열 및 가압롤러는 상기 공급부로부터 공급되는 상기 그린시트의 두께 이상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성장치.
  5. 플라즈마 디스플레이 패널의 재료로 이용 가능한 그린시트의 소성방법에 있어서,
    상기 그린시트의 제1 면을 가열하는 단계와;
    상기 제1 면의 맞은편인 그린시트의 제2 면을 가열하는 단계와;
    상기 제1 면과 상기 제2 면이 가열된 상태에서 상기 그린시트를 기판 상에 라미네이팅시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 그린시트의 제1 면이 상기 기판 상에 라미네이팅되는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면이 가열 중인 상태, 상기 제1 면의 가열이 종래된 직후 상태, 및 상기 제1 면의 가열이 종료된 후 일정시간이 흐른 상태 중 어느 하 나 이상의 상태에서 가열되기 시작하는 것을 특징으로 하는 그린시트 소성방법.
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