KR100683688B1 - 유전체층 형성 장치 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이패널의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 유전체층의 도포 공정의 소요되는 시간을 줄일 수 있는 유전체층 형성 장치 및 이를 이용하여 공정 시간이 적게 소요되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 전극이 형성된 기판을 석정반에 설치하여 고정하는 단계(a); 소정의 점성을 가지는 소재를 분사하는 코터를 이용하여 소정의 두께로 상기 기판 상에 유전체를 도포하여 유전체층을 형성하는 단계(b); 및 상기 유전체층을 소성하는 단계(c)를 포함하는 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공한다. 또한 본 발명에서는, 기판이 놓이는 석정반; 상기 석정반 상에서 2차원 운동이 가능하도록 설치된 슬롯 다이; 상기 슬롯 다이의 단부에 설치되어 상기 석정반 위에 놓인 기판에 코팅액을 도포하는 노즐; 상기 슬롯 다이로 공급되는 코팅액을 보관하는 코팅액 탱크; 및 상기 코팅액 탱크로부터 상기 슬롯 다이로 코팅액을 공급하는 코팅액 펌프를 포함하는 유전체층 형성 장치를 제공한다.

Description

유전체층 형성 장치 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법{Apparatus for forming dielectric layer, and method for manufacturing plasma display panel using the same}

도 1에는 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 설명하는 부분 분리 사시도가 도시되어 있고,

도 2에는 종래의 유전체층 형성 방법을 보여주는 도면이 도시되어 있고,

도 3에는 본 발명에 따른 유전체층 형성 장치의 구성과 이를 이용한 유전체층 형성 방법을 보여주는 도면이 도시되어 있으며, 그리고

도 4에는 도 3에 도시된 유전체층 형성 장치를 사용하여 유전체층을 형성할 때의 기판 상에서의 유전체층의 두께 분포를 보여주는 그래프가 도시되어 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 배면기판 20: 어드레스 전극

30: 하부 유전체층 40: 격벽

50: 제1 형광체층 60: 전면 기판

70: 유지 방전 전극쌍 71: X전극

72: Y전극 80: 상부 유전체층

90: 보호층 110: 스퀴저

120: 스크린 마스크 200: 슬롯 다이

210: 노즐 220: 코팅액 공급 펌프

230: 코팅액 저장 탱크 300: 석정반

310: 진공 펌프

본 발명은 유전체층 형성 장치 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 번의 유전체층 도포 공정으로 원하는 두께의 유전체층을 형성할 수 있는 유전체층 형성 장치와, 이를 이용하여 간이한 공정으로 짧은 시간에 플라즈마 디스플레이 패널을 제작할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제작 방법에 관한 것이다.

도 1에는 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 설명하는 부분 분리 사시도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 전방 패널(1)과 후방 패널(2)이 접합되어 만들어진다. 상기 전방 패널(1)은 전면 기판(60), 상기 전면 기판(60)의 저면(60a)에 형성된 X전극(71) 및 Y전극(72)을 포함하는 유지 방전 전극쌍(70) 및 상기 유지 방전 전극쌍(70)을 덮고 있는 상측 유전체층(80)을 구비한다. 상기 상측 유전체층(80)은 통상 MgO로 형성되는 보호층(90)에 의하여 덮인다.

상기 후방 패널(2)은, 후면 기판(10), 상기 후면 기판(10)의 상면에 상기 유 지 방전 전극쌍(70)들과 교차하도록 형성된 어드레스 전극(20)들, 상기 어드레스 전극(20)들을 덮고 있는 하측 유전체층(30), 상기 하측 유전체층(30) 상에 형성되어 상기 유지 방전 전극쌍(70)과 함께 방전셀을 한정하는 격벽(40) 및 상기 격벽의 측벽과 상기 하측 유전체층의 상면에 형성된 형광체층(50)을 구비한다.

도 2에는 도 1에 도시된 것과 같은 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널을 제조하는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 먼저 전면 기판(60) 상에 X전극(71)과 Y전극(72)의 유지 방전 전극쌍(70)을 소정의 패턴으로 형성한다. X전극(71)과 Y전극(72)에 구비된 투명전극은 ITO 등의 소재를 포토 에칭법 등으로 형성한다. X전극(71)과 Y전극(72)에 구비된 버스전극은 크롬/구리/크롬 또는 크롬/알루미늄/크롬의 다층 구조나, 다른 구조를 포토 에칭법 또는 감광성 페이스트법을 이용하여 형성한다.

전면 기판(60) 상에 유지 방전 전극쌍(70)을 형성한 후에는, 전면 기판(60) 상에 유전체를 스크린 인쇄하여 유전체층(80)을 형성한다. 도 2에 도시된 것과 같이, 스크린 마스크(screen mask)(120)를 상기 전극들이 형성된 전면 기판의 상측에 배치하고, 스퀴저(squeezer)(110)가 그림에서의 붓의 역할을 하고, 유전체층을 형성하는 소재의 페이스트(paste)가 물감의 역할을 함으로써 인쇄를 하게 된다. 상기 스크린 마스크(120)는 일정한 두께를 가지는 SUS 재질의 망사로 짜여져 있는데, 이 사이를 페이스트가 통과함으로써 두께가 균일한 유전체층(80)의 도포가 가능해진다. 그 다음, 도포가 완료되면 이를 건조하고 소성하는 단계를 거친다.

통상 전방 패널(60)에 위치하는 상측 유전체층(80)은 두께가 대략 40㎛ 정도 가 필요한데, 이 정도의 두께는 인쇄법을 사용하여서는 한 번에 도포하기 힘들고, 두 세 차례 반복적으로 인쇄에 의한 도포 공정과 건조 및 소성 공정을 반복하여야만 얻을 수 있다. 이에 이러한 유전체층의 도포 공정의 소요되는 시간을 줄일 수 있는 유전체층 형성 장치 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법을 개발할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유전체층의 도포 공정의 소요되는 시간을 줄일 수 있는 유전체층 형성 장치 및 이를 이용하여 공정 시간이 적게 소요되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 전극이 형성된 기판을 석정반에 설치하여 고정하는 단계(a); 소정의 점성을 가지는 소재를 분사하는 코터를 이용하여 소정의 두께로 상기 기판 상에 유전체를 도포하여 유전체층을 형성하는 단계(b); 및 상기 유전체층을 소성하는 단계(c)를 포함하는 디스플레이 패널의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 단계(b)는 기판의 표시영역에 해당하는 부분의 유전체층의 두께와 비표시영역에 해당하는 부분의 유전체층의 두께를 서로 달리하여 도포하는 것이 바람직한데, 상기 표시영역에 도포되는 유전체층의 두께는 32㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 비표시영역에 도포되는 유전체층의 두께는, 코터의 도포가 시작되는 부분에서는 표시영역의 유전체층의 두께보다 얇고, 코터의 도포가 종료되는 부분에서는 표시영역의 유전체층의 두께보다 두꺼운 것이 바람직한데, 특히 상기 코터의 도포가 시작되는 부분의 유전체층의 두께는 29㎛ 내지 48㎛인 것이 바람직하고, 상기 코터의 도포가 종료되는 부분의 유전체층의 두께는 36㎛ 내지 53㎛인 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 기판이 놓이는 석정반; 상기 석정반 상에서 2차원 운동이 가능하도록 설치된 슬롯 다이; 상기 슬롯 다이의 단부에 설치되어 상기 석정반 위에 놓인 기판에 코팅액을 도포하는 노즐; 상기 슬롯 다이로 공급되는 코팅액을 보관하는 코팅액 탱크; 및 상기 코팅액 탱크로부터 상기 슬롯 다이로 코팅액을 공급하는 코팅액 펌프를 포함하는 유전체층 형성 장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 석정반에는 석정반에 놓이는 기판을 진공흡착하기 위한 진공 펌프가 더 설치되고, 상기 슬롯 다이의 2차원 운동과 상기 노즐에서 도포되는 유전체층의 도포 압력을 제어하는 제어부가 더 설치되는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 종래기술에서 설명한 부재와 동일한 부재에 대해서는, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서도 동일한 부재번호를 사용한다.

도 3에는 본 발명에 따른 유전체층 형성 장치에 의해 유전체층을 형성하는 공정을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명에 유전체층 형성 장치는 석정반(300)과 코터를 포함한다. 상기 석정반(300)은 유전체층을 형성할 기판(60)이 놓이는 스테이지로서, 기판(60)이 움직이지 않고 고정될 수 있도록 진공 펌프(310)를 구비하고 진공흡착에 의해 상기 기판(60)을 고정한다. 상기 코터는 유전체층의 재료가 되는 코팅액을 공급하는 코팅액 공급 탱크(230), 코팅액을 상기 기판(60)에 도포하는 노즐(210)을 구비하는 슬롯 다이(slot die)(200) 및 상기 코팅액 공급 탱크(230)로부터 코팅액을 상기 슬롯 다이(200)로 공급하는 코팅액 공급 펌프(220)를 구비한다. 상기 슬롯 다이(200)는 상기 석정반(300)의 폭 방향으로 다수개가 설치될 수 있고, 상기 노즐(210)은 소정의 폭으로 유전체층을 형성할 수 있도록 폭 방향으로 넓은 출구를 구비할 수 있다. 상기 슬롯 다이(200)는 상기 석정반(300)의 길이 방향으로 이동하면서 상기 석정반(300)에 놓인 기판(60)상에 유전체층을 형성하게 된다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 코터의 슬롯 다이(200)의 움직임과 상기 노즐(210)에서 도포되는 유전체층의 도포 압력 등을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 더 설치될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 유전체층 형성 장치를 이용하여 다음과 같은 방법으로 유전체층을 형성한다.

먼저, 석정반(300) 위에 기판(60)을 배치하고, 기판(60)을 진공 흡착하여 고정한다. 그 다음, 기판(60)의 두께를 측정하고 도포될 유전체층의 두께를 고려하여 노즐(210)의 높이를 조정한다. 코팅액 공급 펌프(220)를 이용하여 코팅액을 슬 롯 다이(200)로 공급하고, 상기 노즐(210)을 통하여 소정의 압력으로 코팅액을 도포하기 시작한다. 도포 공정 중에 상기 노즐(210)은 상기 기판(60)에 배열된 전극의 길이 방향을 따라 이동하도록 하는 것이 바람직하다. 통상 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판에 형성되는 유전체층은 약 40㎛전후가 되고, 후면 기판에 형성되는 유전체층은 약 15㎛ 전후가 되기 때문에 전면 기판 측의 유전체층은 이러한 코터 장비를 이용하여야만 한번의 공정으로 시간을 단축하면서 형성할 수 있다.

유전체층의 두께가 얇아지면 공정시간이 단축되고 재료비가 적게들어 유리할 수 있지만, 일정 두께 이하로 유전체층이 형성되는 경우에는 유전체층의 내전압이 낮아져 유전체층이 파괴될 수 있다. 필요한 유전체층의 두께는, 내전압이 최소 60V이상이 되고 표면 조도가 3㎛이하가 되도록 결정되어야 한다. 다음의 표 1에 나타난 실험 데이터를 바탕으로 상기 코터에 의해 도포되는 유전체층의 두께는 32㎛ 내지 50㎛의 범위 내에 들도록 결정할 수 있다.

유전체층 두께 (㎛)	내전압 (V)	표면 조도 (㎛)
28.0	55.0	0.5
30.0	62.0	0.5
32.0	66.0∼68.0	0.7
34.0	66.0∼68.0	0.7
36.0	66.0∼68.0	0.7
38.0	66.0∼68.0	1.0
40.0	66.0∼68.0	1.5
44.0	70.0	1.7
46.0	73.0	1.9
48.0	76.0	1.9
50.0	80.0	2.0
52.0	82.0	4.0
54.0	82.0	6.0

도 4에는 본 발명에 따른 유전체층 형성 장치 및 방법을 적용하는 경우의 유 전체층의 두께 편차를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 코터의 도포작업이 시작되는 지점에서는 플라즈마 디스플레이 패널의 중앙부분에 해당하는 표시영역에 비해 유전체층의 두께를 얇게 도포하기 시작한다. 그리고 코터를 이용한 유전체층 도포 작업이 마무리되는 지점에서는 유전체층의 두께가 얇게 도포되면서 도포 작업이 마무리된다. 이는 코터를 사용하여 원하는 두께로 유전체층의 형성작업을 수행할 때, 구석 효과에 의해 작업의 시작 및 종료 시점에 필요한 두께로 도포하도록 제어하기 어려운 것에 대비해 처음부터 이와 같은 방식으로 도포하도록 공정을 설계하여 표시영역 내에서의 유전체층 두께가 원하는 두께 범위에 들도록 하기 위한 것이다. 이렇게 유전체층의 두께가 변화하도록 공정을 설계함으로써 표시영역에 대해서는 유전체층의 두께가 지나치게 두꺼워지거나 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널의 표시영역 외에 테두리 부근의 비표시영역의 두께를 처음부터 표시영역과 다르게 되도록 공정을 설계할 때에는 반드시 시작 지점이 두께가 얇거나 종료 지점이 두께가 두꺼울 필요는 없다. 다만, 표시영역의 유전체층의 두께가 앞서 언급한 것과 같이 32㎛ 내지 50㎛의 범위에 있도록 할 때에는, 시작 지점의 유전체층의 두께는 29㎛ 내지 48㎛의 범위에 있도록 하고, 종료 지점의 유전체층의 두께는 36㎛ 내지 53㎛의 범위에 있도록 공정을 설계하는 것이 표시영역에서의 유전체층 두께의 오차를 줄일 수 있어 바람직하다.

유전체층의 재료로는 납유리 또는 비스무트 계열의 유리를 이용할 수 있다. 납유리를 사용하는 경우에는, PbO 60 내지 65 중량부, B₂O₃ 10 내지 15 중량부, SiO₂ 10 내지 15 중량부, ZnO 1 내지 5 중량부 및 Al₂O₃ 1 내지 5 중량부의 비율로 함유된 납유리를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 납유리를 사용하지 않는 경우에는, B₂O₃ 10 내지 20 중량부, SiO₂ 0 내지 5 중량부, ZnO 30 내지 40 중량부 및 Bi₂O₃ 20 내지 30 중량부의 비율로 함유된 비스무트 계열의 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

또는, B₂O₃ 15 내지 25 중량부, SiO₂ 0 내지 8 중량부, ZnO 30 내지 40 중량부, Bi₂O₃ 20 내지 30 중량부 및 CaO 7 내지 17 중량부에 약간의 Na₂O가 함유된 비스무트 계열의 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

다만, 유리의 성분은 위에 예에 한정되지는 않지만, 산소-금속의 결합력이 낮은 성분이 B₂O₃의 배합 비율을 조절하여 유리의 연화점을 조절할 수 있다. 예를 들어, B₂O₃의 비율을 많게 하면 유리의 연화점은 낮아지고, B₂O₃ 의 비율을 적게 하면 유리의 연화점은 높아진다.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면 한 번의 도포 공정으로 필요한 두께로 유전체층을 도포할 수 있어 공정 시간이 크게 단축된다. 또한, 비표시영역에서의 유전체층의 두께를 표시영역과 다르게 도포하도록 공정을 설계하여, 코터를 이용한 도포 공정에서 표시영역의 유전체층 두께를 균일하게 형성할 수 있도 록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

1. 전극이 형성된 기판을 석정반에 설치하여 고정하는 단계(a);

   소정의 점성을 가지는 소재를 분사하는 코터를 이용하여 소정의 두께로 상기 기판 상에 유전체를 도포하여 유전체층을 형성하는 단계(b); 및

   상기 유전체층을 소성하는 단계(c)를 포함하고,

   상기 단계(b)는 기판의 표시영역에 해당하는 부분의 유전체층의 두께와 비표시영역에 해당하는 부분의 유전체층의 두께를 서로 달리하여 도포하며,

   상기 비표시영역에 도포되는 유전체층의 두께는, 코터의 도포가 시작되는 부분에서는 표시영역의 유전체층의 두께보다 얇고, 코터의 도포가 종료되는 부분에서는 표시영역의 유전체층의 두께보다 두꺼운 디스플레이 패널의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 표시영역에 도포되는 유전체층의 두께는 32㎛ 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조 방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 코터의 도포가 시작되는 부분의 유전체층의 두께는 29㎛ 내지 48㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 코터의 도포가 종료되는 부분의 유전체층의 두께는 36㎛ 내지 53㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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