KR100215817B1 - Display panel substrate manufacturing method thereof and manufacturing method of pdp using the same - Google Patents
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Abstract
디스플레이 패널 기판 및 그의 제조방법과 그를 이용한 피디피 제조방법에 관한 것으로, 하기의 5가지 조성물질The present invention relates to a display panel substrate, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a PDP using the same.
에 각각 적절한 핵생성제 또는 실투방지용 물질을 혼합한 후, 그 혼합물을 용융시켜 판상 글래스로 제작하고, 일반 결정화 처리방법, 알칼리 이온 교환방법, 표면 연마방법으로 판상 글래스를 일정시간 열처리하여 판상 글래스 내부에 미립결정을 석출시킴으로써, 우수한 열적 안정성과 광 투과율을 가지며 알칼리 이온의 확산에 의한 금속전극의 열화를 방지할 수 있다.After mixing the appropriate nucleating agent or anti-devitrification material to each other, the mixture is melted to produce plate glass, and the plate glass is heat-treated for a predetermined time by general crystallization treatment, alkali ion exchange method or surface polishing method. By depositing the fine crystals in the film, it has excellent thermal stability and light transmittance and can prevent deterioration of the metal electrode due to diffusion of alkali ions.
Description
본 발명은 디스플레이 패널(display panel)에 관한 것으로, 특히 디스플레이 패널 기판 및 그의 제조방법과 그를 이용한 피디피 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 디스플레이 소자에 사용되는 기판은 주로 빛이 잘 투과될 수 있는 투명한 유리 기판을 사용한다.In general, the substrate used in the display element mainly uses a transparent glass substrate that can transmit light well.
이러한 디스플레이 소자에 사용되는 유리 기판은 광투과율이 좋아야 하고 열적 충격 및 열적 변형에 강해야 한다.Glass substrates used in such display elements should have good light transmittance and be resistant to thermal shock and thermal deformation.
디스플레이 소자들 중에서, 특히 TFT 액정표시소자와 함께 차세대 디스플레이 소자로 떠오르고 있는 피디피(PDP ; Plasma Display Panel) 소자의 기판으로는 주로 소다 라임(soda lime)계 유리를 사용하고 있는데, 소다 라임계 유리는 Na2O·CaO·6SiO2에 가까운 조성을 갖고 있다.Among the display devices, in particular, soda lime glass is mainly used as a substrate of a PDP (PDP) device, which is emerging as a next-generation display device together with a TFT liquid crystal display device. It has a composition close to Na 2 O · CaO · 6SiO 2 .
즉, 소다 라임계 유리는 SiO270%, Na2O 15%, CaO 10% 이외에 소량의 Al2O3, K2O, MgO 등이 함유되어 있으며 열팽창 계수는 85×10-7/℃이고 전이점 온도는 약 550℃이다.That is, the soda lime-based glass contains a small amount of Al 2 O 3 , K 2 O, MgO, etc. in addition to 70% SiO 2 , 15% Na 2 O, 10% CaO and the coefficient of thermal expansion is 85 × 10 -7 / ℃ The transition point temperature is about 550 ° C.
그러나, 피디피 소자를 제작하는 경우에 페이스트 프린팅(paste printing) 작업과 함께 약 500∼600℃의 소성공정을 반드시 거치게 되는데, 상기의 소다 라임계 유리는 열충격이 매우 약하여 기판위에 형성되는 구조물 소성시 열변형을 일으킴으로써 유리 기판을 얇게 하는데 장애요소가 되고 있다.However, in the case of manufacturing a PDP device, a baking process of about 500 to 600 ° C. must be performed together with a paste printing operation. The soda lime-based glass has a very low thermal shock, and thus heats when baking a structure formed on a substrate. The deformation causes an obstacle to thinning the glass substrate.
또한, 소다 라임계 유리내에 함유되어 있는 Na과 K은 이오닉 포텐셜(ionic potential)(Z/r ; Z은 원자가, r은 이온반경)이 각각 0.95. 1.33 이므로 산소와 결합력이 매우 약하고 외각전자가 1개뿐이어서 쉽게 이온화 된다.In addition, Na and K contained in the soda lime glass have ionic potentials (Z / r; Z is valence and r is ion radius) of 0.95. Since it is 1.33, it has very weak binding force with oxygen and has only one external electron, so it is easily ionized.
그러므로, 고온 소성시 이들 알칼리 이온이 비가교 산소를 증대시켜 유리구조를 개방적으로 만들고 그로 인해 유리 네트워크(network) 사이에서 알칼리 이온의 빠른 확산을 발생시킨다.Therefore, during high temperature firing, these alkali ions increase the non-crosslinked oxygen to open the glass structure and thereby cause rapid diffusion of alkali ions between the glass networks.
그리고, 이들 알칼리 이온이 피디피 소자 전극의 격자내로 침투하면 격자의 주기성이 비틀려서 전자 스케터링(scattering)이 발생하게 되고 그로 인해 전기저항을 높히게 된다.In addition, when these alkali ions penetrate into the lattice of the PD element electrode, the periodicity of the lattice is distorted, and electron scattering occurs, thereby increasing the electrical resistance.
이러한 현상은 피디피 소자 전극의 저항을 증대시켜 피디피 소자의 소모전력 증대 및 응답성 저하 등의 원인이 되고 있다.This phenomenon increases the resistance of the PD device electrode, which causes an increase in power consumption of the PD device and a decrease in response.
종래 기술에 따른 디스플레이 패널 기판에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.The display panel substrate according to the prior art has the following problems.
첫째, 열적 충격에 약하여 열처리시 열적 변형이 일어나 안정된 형상을 유지할 수 없다.First, it is weak to thermal shock and thermal deformation occurs during heat treatment, and thus it is impossible to maintain a stable shape.
둘째, 열적, 기계적으로 불안정하기 때문에 두께를 얇게 하는데에는 한계가 있어 원가가 증대된다.Second, due to thermal and mechanical instability, there is a limit to thinning the thickness, which increases the cost.
셋째, 유리 기판내의 알칼리 이온이 소자의 전극으로 확산되어 소자의 수명을 단축시킨다.Third, alkali ions in the glass substrate diffuse to the electrode of the device, shortening the life of the device.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 우수한 열적 안정성과 광 투과율을 가지며 알칼리 이온의 확산에 의한 금속전극의 열화를 방지할 수 있는 디스플레이 패널 기판 및 그 제조방법과 그를 이용한 피디피 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a display panel substrate, a method for manufacturing the same and a method for manufacturing a PD using the same, having excellent thermal stability and light transmittance and preventing deterioration of the metal electrode due to diffusion of alkali ions. Its purpose is to.
도 1은 본 발명에 따른 결정화 글래스 기판을 이용하여 피디피를 제작하는 공정을 보여주는 도면1 is a view showing a process of manufacturing a PD using a crystallized glass substrate according to the present invention
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 상판 2 : 하판1: top plate 2: bottom plate
3 : 전극 4 : 유전체3: electrode 4: dielectric
5 : MgO층 6 : 격벽5: MgO layer 6: partition wall
7 : 형광체7: phosphor
본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판의 특징은 입자경이 0.02∼1㎛ 이하인 미결정을 가지며, 하기 조성물질들:The display panel substrate according to the present invention is characterized by having microcrystals having a particle diameter of 0.02 to 1 μm or less, and having the following compositions:
로 이루어진 제 1 그룹 내지 제 5 그룹 중 어느 하나의 그룹으로 형성되는데 있다.It is formed in any one group of the first group to the fifth group consisting of.
본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판 제조방법의 특징은 하기 조성물질들:The display panel substrate manufacturing method according to the present invention is characterized by the following compositions:
표 1Table 1
을 갖는 제 1 그룹 내지 제 5 그룹 중 어느 하나의 그룹에 핵생성제 또는 실투방지물질을 혼합하는 스텝과, 혼합물을 용융시켜 판상 글래스를 제작하는 스텝과, 판상 글래스를 일정시간 열처리하여 판상 글래스 내부에 미립결정을 석출시키는 스텝으로 이루어지는데 있다.Mixing a nucleating agent or a devitrification preventing material to any one of the first to fifth groups having a step; manufacturing the plate glass by melting the mixture; It consists of a step of depositing fine crystals in the.
본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판을 이용한 피디피 제조방법의 특징은 미립결정화가 이루어진 투명한 제 1, 제 2 글래스 기판을 준비하는 스텝과, 제 1 글래스 기판상에 일정간격을 갖는 격벽을 형성하는 스텝과, 격벽 사이에 형광체를 도포하는 스텝과, 제 2 글래스 기판상에 일정간격을 갖는 전극을 형성하는 스텝과, 전극을 포함한 제 2 글래스 기판 전면에 유전체 및 MgO층을 순차적으로 도포하는 스텝과, 제 1 글래스 기판과 제 2 글래스 기판을 씰링하는 스텝으로 이루어지는데 있다.Features of the manufacturing method of the PDP using the display panel substrate according to the present invention comprises the steps of preparing a transparent first and second glass substrate, the fine crystallization, forming a partition wall with a predetermined interval on the first glass substrate, Applying a phosphor between the partition walls, forming an electrode with a predetermined interval on the second glass substrate, sequentially applying a dielectric and MgO layer over the entire surface of the second glass substrate including the electrode, and It consists of the step of sealing a glass substrate and a 2nd glass substrate.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판 및 그 제조방법과 그를 이용한 피디피 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a display panel substrate, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a PDP using the same according to the present invention having the above characteristics are as follows.
본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판을 제작하기 위해서는 먼저, 디스플레이 패널 기판의 조성물질과 그 조성물질에 혼합되는 핵생성제 및 실투방지용 물질을 적절히 선택하여야 한다.In order to manufacture the display panel substrate according to the present invention, first, the composition of the display panel substrate and the nucleating agent and the anti-devitrification material mixed in the composition should be appropriately selected.
여기서, 핵생성제를 첨가하는 이유는 기판을 결정화시켜 기존의 기판에 비해 광투과 특성 및 열적 특성을 향상시키기 위함이고,실투방지용 물질을 첨가하는 이유는 기판의 불투과성과 부서짐 현상을 방지하기 위함이다.Here, the reason for adding the nucleating agent is to improve the light transmittance and thermal properties compared to the existing substrate by crystallizing the substrate, and the reason for adding the devitrification preventing material to prevent the impermeability and breakage of the substrate to be.
본 발명에서 선택되어진 디스플레이 패널 기판의 조성물질과 그에 혼합되는 핵생성제 및 실투방지용 물질은 하기의 표 2와 같다.The composition of the display panel substrate selected in the present invention, the nucleating agent and the anti-devitrification material mixed therewith are shown in Table 2 below.
본 발명에서는 상기 표 2와 같이 5가지 종류의 조성물질에 각각 적절한 핵생성제 또는 실투방지용 물질을 혼합한 후, 약 1000∼1600℃의 온도 범위에서 그 혼합물을 용융시켜 판상 글래스로 제작한다.In the present invention, after mixing the appropriate nucleating agent or anti-devitrification material to each of the five kinds of composition as shown in Table 2, the mixture is melted in the temperature range of about 1000 ~ 1600 ℃ to produce a plate-like glass.
이렇게 제작된 글래스 기판을 결정화시키기 위한 방법으로는 3가지 방법이 있다.There are three methods for crystallizing the glass substrate thus produced.
첫 번째 방법은 일반 결정화 처리방법이고, 두 번째 방법은 알칼리 이온 교환방법이며, 세 번째 방법은 표면 연마방법이다.The first method is a general crystallization method, the second method is an alkali ion exchange method, and the third method is a surface polishing method.
일반 결정화 처리방법을 먼저 설명하면, 상기와 같이 제작된 판상 글래스를 유리의 전이점과 유리의 연화점 사이에서 일정시간 열처리를 하여 글래스 매트릭스(glass matrix) 내부에 미립 결정을 석출시키는 방법이다.A general crystallization method will be described first. A method of depositing particulate crystals in a glass matrix by heat-treating the plate-shaped glass prepared as described above for a predetermined time between the transition point of the glass and the softening point of the glass.
즉, 판상 글래스를 수분 내지 수시간 동안 약 500∼800℃로 열처리하여 입자경이 약 0.02∼1㎛ 이하인 미결정이 글래스 매트릭스 내부에 85% 이상 분포되도록 한다.That is, the glass plate is heat-treated at about 500 to 800 ° C. for several minutes to several hours so that microcrystals having a particle diameter of about 0.02 to 1 μm or less are distributed in the glass matrix by 85% or more.
이때, 결정화된 글래스 기판은 가시광 투과율이 85% 이상이어야 한다.In this case, the crystallized glass substrate should have a visible light transmittance of 85% or more.
이 방법에서는 글래스의 결정화를 위한 열처리 과정이 매우 중요하다.In this method, the heat treatment process for crystallization of the glass is very important.
즉, 열처리가 제대로 이루어지지 않으면 글래스내에 적절한 핵생성과 성장이 되지 않아 불균일 결정이 석출되고 불균일 결정이 성장되어 광투과 특성 및 열적 특성이 기대치 보다 저하된다.In other words, if the heat treatment is not properly performed, proper nucleation and growth in the glass do not occur, resulting in precipitation of non-uniform crystals, growth of non-uniform crystals, and deterioration of light transmission characteristics and thermal characteristics.
그러므로, 글래스내에 작은 미립 결정이 큰 체적 비율을 차지하도록 하기 위해서는 1㎤당 1012∼1013정도의 균일한 밀도로 핵이 존재해야 하며, 최초의 핵생성 크기는 약 30∼90Å인 것이 바람직하다.Therefore, in order for small fine grains to occupy a large volume ratio in the glass, nuclei must be present at a uniform density of 10 12 to 10 13 per
또한, 핵생성으로부터 성장을 시킬 때, 양호한 광투과율과 열적 특성을 갖기 위해서는 미립자의 크기가 0.02∼1㎛ 사이로 균일하게 분산되어 있어야 하고 글래스 매트릭스와의 굴절율이 거의 비슷하게 유지 되어야 하므로 각각의 조성과 핵생성제에 따라서 정밀한 열처리가 필요하다.In addition, when growing from nucleation, in order to have good light transmittance and thermal properties, the particle size should be uniformly dispersed between 0.02 to 1 μm and the refractive index with the glass matrix should be kept about the same. Depending on the product, precise heat treatment is required.
한편, 알칼리 이온 교환방법은 제작된 판상 글래스를 알칼리 용융염에 상기 표 2의 SiO2-Li2O계 또는 SiO2-MgO계 글래스 기판을 침지시킨 후, 열처리하면 Li+↔Na+또는 Mg2+↔2Li+치환을 일으켜 글래스 기판의 표면으로부터 약 60∼90㎛의 깊이내에 미립 결정을 분포하게 함으로써 표면 결정화를 형성하는 방법이다.On the other hand, in the alkali ion exchange method, the produced plate-shaped glass is immersed in an alkali molten salt of the SiO 2 -Li 2 O-based or SiO 2 -MgO-based glass substrate of Table 2, and then heat-treated to Li + ↔ Na + or Mg 2 It is a method of forming surface crystallization by causing + ↔ 2Li + substitution to distribute fine grains within a depth of about 60 to 90 µm from the surface of the glass substrate.
이때, SiO2-Li2O계 또는 SiO2-MgO계 글래스 기판 각각의 강도는 약 50000psi, 40000psi를 유지할 수 있다.At this time, SiO 2 -Li 2 O system or the SiO 2 -MgO system the intensity of each of the glass substrate can be kept for about 50000psi, 40000psi.
또한, 표면 연마방법은 제작된 판상 글래스를 200∼300mesh의 SiC, Al2O3, ZrO2중 어느 하나의 연마제로 글래스 표면을 연마함으로써 글래스 표면에 미세한 흠(flaw)을 낸다.In addition, the surface polishing method produces a fine flaw on the glass surface by polishing the glass surface by using the produced plate-shaped glass with an abrasive of any one of SiC, Al 2 O 3 and ZrO 2 of 200 to 300 mesh.
이어, 미세한 흠이 생긴 글래스 기판을 약 600∼800℃의 온도로 열처리하여 글래스 기판의 표면으로부터 30∼150㎛의 깊이내에 미립 결정을 분포하게 함으로써 표면 결정화를 형성하는 방법이다.Subsequently, it is a method of forming surface crystallization by heat-treating a glass substrate with a fine flaw at the temperature of about 600-800 degreeC, and disperse | distributing a fine crystal within the depth of 30-150 micrometers from the surface of a glass substrate.
상기와 같이, 이온 교환방법 또는 표면 연마방법의 원리는 결정화가 대부분 글래스 내부에서 보다는 글래스 표면에서 빨리 발생되다는 점을 이용한 것이다.As mentioned above, the principle of the ion exchange method or the surface polishing method takes advantage of the fact that the crystallization occurs mostly on the glass surface rather than inside the glass.
그러므로, 적당한 표면처리에 의해 글래스 표면에 결정을 석출시키면 글래스 내부와 글래스 표면의 열팽창 차이로 인해 글래스 표면에 강한 압축 응력이 형성되어 열적, 기계적 충격에 매우 안정할 뿐만 아니라 표면 부위만을 결정화시키기 때문에 광투과율을 증가시킬 수 있다.Therefore, when the crystals are deposited on the glass surface by proper surface treatment, strong compressive stress is formed on the glass surface due to the difference in thermal expansion between the glass surface and the glass surface. The transmittance can be increased.
즉, 표면 결정화의 근원은 글래스 내부와 글래스 표면의 화학적 조성차이 또는 글래스 표면의 미세한 흠이 되는 것이다.That is, the source of the surface crystallization is that the chemical composition difference between the glass surface and the glass surface or the minute scratches on the glass surface.
바로 이들이 글래스 표면 에너지를 낮추는 구동력을 제공하여 표면 결정화를 일으키는 것이다.These are the driving forces that lower the glass surface energy, causing surface crystallization.
일반적으로 이온 교환방법 및 표면 연마방법에 의한 몰체적의 변화율(ΔV/V)에 따르는 글래스 표면 응력(σ)은 다음과 같이 계산된다.In general, the glass surface stress? According to the rate of change (ΔV / V) of the molar volume by the ion exchange method and the surface polishing method is calculated as follows.
여기서, σ는 표면 응력이고, E는 영율(Young ratio)이며, μ는 포이슨율(Poisson's ratio)이다.Where σ is the surface stress, E is the Young's modulus, and μ is the Poisson's ratio.
도 1은 본 발명에 따른 결정화 글래스 기판을 이용하여 피디피를 제작하는 공정을 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 투명 결정화 글래스로 이루어진 상판(1)과 하판(2)을 제작한다.1 is a view showing a process of manufacturing a PD using a crystallized glass substrate according to the present invention, as shown in Figure 1, first to produce a
그리고, 상판(1)상에 일정 간격을 갖는 전극(3)을 형성하고, 전극(3)을 포함한 상판(1) 전면에 유전체(4) 및 MgO층(5)을 순차적으로 도포한다.Then, an
한편, 하판(2)상에는 일정 간격을 갖는 격벽(6)을 형성하고, 격벽(6) 사이에 형광체(7)를 도포한다.On the other hand, the
이와 같이 형성된 상판(1)과 하판(2)을 마주보도록 씰링(sealing)함으로써 피디피를 제작한다.The PD is manufactured by sealing the
본 발명에 따른 디스플레이 패널 기판 및 그 제조방법과 그를 이용한 피디피 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The display panel substrate according to the present invention, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a PDP using the same have the following effects.
첫째, 본 발명에 의해 제작된 투명 결정화 글래스 기판은 광투과율 및 열적 안정성이 뛰어나므로 디스플레이 소자 제조시 요구되는 열처리 단계에서도 큰 변형없이 안정된 형상을 유지할 수 있다.First, since the transparent crystallized glass substrate manufactured by the present invention is excellent in light transmittance and thermal stability, it is possible to maintain a stable shape without significant deformation even in the heat treatment step required for manufacturing a display device.
둘째, 본 발명에 의해 제작된 투명 결정화 글래스 기판은 열적, 기계적 안정성을 유지할 수 있어 두께를 기존보다 더욱 얇게 제작할 수 있기 때문에 원가 절감 및 생산성을 증대시킬 수 있다.Second, the transparent crystallized glass substrate produced by the present invention can maintain thermal and mechanical stability, so that the thickness can be made thinner than before, thereby reducing cost and increasing productivity.
셋째, 본 발명에 의해 제작된 투명 결정화 글래스 기판은 알칼리 이온의 이동에 대한 저항 효과가 높아 높은 소성온도에서도 글래스 내부의 알칼리 이온이 소자의 전극으로 확산하는 것을 막을 수 있어 소자 전극의 열화를 방지할 수 있고 소자의 수명을 증대시킬 수 있다.Third, the transparent crystallized glass substrate produced by the present invention has a high resistance effect against the movement of alkali ions, and can prevent alkali ions inside the glass from diffusing to the electrode of the device even at a high firing temperature. Can increase the lifetime of the device.
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