KR100258888B1 - Manufacturing method of glass for plasma display panel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of making glass substrate is provided to be capable of improving the performance and life time of a plasma display panel element by forming the glass substrate using a non-alkali composition. CONSTITUTION: Raw material powder of each composition is mixed(S220) and consists of SiO2 of 75 weight%, B2O3 of 20 weight% and Na2O of 5 weight%. The raw material powder is put in a crucible and a temperature is increased up to 1500 deg.C so as to be melt(S220). A glass substrate of a plate shape is shaped by a pressing-out method using the melt solution and cut into a predetermined size(S230). A specific ion is separated from the glass substrate of the plate shape using an annealing method(S240). The annealing is carried out at 500 to 600 deg.C for one hour. A porous glass substrate is made by removing the specific ion by dipping the glass substrate(S250,S260). A glass substrate for a plasma display panel is completed by performing resintering(S270,S280). The resintering is performed at 700 to 1000 deg.C for one hour.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법Manufacturing Method of Glass Substrate for Plasma Display Panel

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조방법에 관한 것으로서 특히, 내열, 무알칼리, 저팽창 특성을 갖도록 그 조성을 변경하여 바이코 글래스(Vycor glass)로 구현한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a glass substrate for a plasma display panel, and in particular, a method for manufacturing a glass substrate for a plasma display panel implemented by Vycor glass by changing its composition to have heat resistance, alkali free, and low expansion characteristics. It is about.

최근, 차세대 디스플레이 소자로서 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP 라 한다.)이 각광받고 있는데, 상기 PDP는 He+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선이 형광체를 여기시킴으로서 발생하는 빛을 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 소자이다.Recently, plasma display panels (hereinafter referred to as PDPs) have come into the spotlight as next-generation display devices. The PDP uses letters or light generated by 147 nm ultraviolet rays generated when the He + Xe gas is discharged to excite the phosphor. A device that displays graphics.

도 1은 일반적인 PDP의 제조공정을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a general PDP manufacturing process.

도 1을 참조하면, 배면 유리기판(110) 상에 스트라이프(stripe) 형태로 격벽(120) 및 어드레스(address) 전극을 형성하고, 상기 격벽(120)의 내부에는 형광체층(130)을 도포하여 PDP의 하부를 만든다. 이때, 상기 격벽(120)은 인접한 셀 간의 전기적 및 광학적 상호혼신(crosstalk)을 방지하는 기능을 수행한다.Referring to FIG. 1, a barrier rib 120 and an address electrode are formed in a stripe shape on the rear glass substrate 110, and a phosphor layer 130 is coated inside the barrier rib 120. Make the bottom of the PDP. In this case, the partition wall 120 performs a function of preventing electrical and optical crosstalk between adjacent cells.

또한, 전면 유리기판(140) 상에 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 이용하여 스트라이프 형태로 유지전극(150)을 형성하고, 그 전체 상면에 유전체층(dielectric layer)(160) 및 산화마그네슘(MgO)을 이용한 유전체 보호층(170)을 순차적으로 도포하여 적층시킴으로써 PDP의 상부를 만든다.In addition, the sustain electrode 150 is formed on the front glass substrate 140 in the form of a stripe using silver (Ag) or copper (Cu), and a dielectric layer 160 and magnesium oxide are disposed on the entire upper surface thereof. The upper portion of the PDP is made by sequentially applying and stacking a dielectric protective layer 170 using MgO).

그후, 상기의 하부와 상부를 격벽(120)과 유지전극(150)이 소정의 공간 즉 방전거리를 사이에 두고 서로 직교하도록 상기 배면 유리기판(110)과 전면 유리기판(140)을 밀봉체(sealing glass frit)를 사용하여 융착시킴으로써 조립한다.Thereafter, the rear glass substrate 110 and the front glass substrate 140 are sealed to each other so that the partition wall 120 and the sustain electrode 150 are orthogonal to each other with a predetermined space, that is, a discharge distance therebetween. Assemble by welding using sealing glass frit.

상기와 같은 제조공정에서는 페이스트(paste)를 이용한 프린팅법과, 500 내지 600℃의 소성공정이 반드시 필요하기 때문에 유리기판의 조성에 따라 PDP의 성능이 결정된다.In the above manufacturing process, since a printing method using a paste and a firing process at 500 to 600 ° C are necessary, the performance of the PDP is determined according to the composition of the glass substrate.

도 2는 종래 기술에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a glass substrate for a plasma display panel according to the prior art.

먼저, 종래 기술에 의한 PDP에서 사용되는 유리기판은 소다라임(soda-lime)계 유리기판으로서, 그의 조성물은 70 중량%의 SiO2, 15 중량%의 Na2O, 10 중량%의 CaO, 소량의 Al2O3, K2O, MgO 로 이루어진다.First, the glass substrate used in the PDP according to the prior art is a soda-lime-based glass substrate, the composition of which is 70% by weight SiO 2 , 15% by weight Na 2 O, 10% by weight CaO, a small amount Of Al 2 O 3 , K 2 O, MgO.

또한, 도 2를 참조하면, 종래 기술에 의한 PDP의 제조방법은 SiO2, Na2O, CaO, Al2O3, K2O, MgO 의 각 조성물에 대한 원료분말을 혼합하는 제1 과정(S110)과, 용융하는 제2 과정(S120)과, 판상으로 성형하는 제3 과정(S130)과, 소정의 크기로 절단하여 세정함으로써 PDP용 기판을 완성하는 제4 과정(S140,S150)으로 이루어진다.In addition, referring to Figure 2, the PDP manufacturing method according to the prior art is a first process of mixing the raw material powder for each composition of SiO 2 , Na 2 O, CaO, Al 2 O 3 , K 2 O, MgO ( S110, a second process of melting (S120), a third process of forming into a plate (S130), and a fourth process (S140, S150) of completing a PDP substrate by cutting to a predetermined size and cleaned. .

상기와 같은 종래 기술에서 유리기판에 함유되는 알칼리 금속 즉, Na 및 K는 이온화 포텐셜(ionic potential)이 각각 0.95, 1.33으로서 산소와의 결합력이 매우 약하고, 최외각 전자가 1개이기 때문에 쉽게 이온화하여 고온소성시 이들 알칼리 이온이 비가교 산소를 증대시켜 유리구조를 개방적으로 만들게 된다. 상기 개방적 구조는 글래스 네트워크(glass network) 사이에서 알칼리 이온의 빠른 확산을 발생시키며, 알칼리 이온이 PDP 유지전극의 격자 내로 침투하면 격자의 주기성이 비틀려서 전자 스캐터링(scattering)이 발생하여 전기저항을 높이게 된다.Alkali metals, ie, Na and K, contained in the glass substrate in the prior art as described above, have ionization potentials of 0.95 and 1.33, respectively, and are very weak in binding force with oxygen, and have only one outermost electron. At high temperatures, these alkali ions increase the non-crosslinked oxygen, making the glass structure open. The open structure causes rapid diffusion of alkali ions between glass networks, and when alkali ions penetrate into the lattice of the PDP sustaining electrode, the periodicity of the lattice is distorted, resulting in electron scattering and electrical resistance. Raised.

상기와 같은 현상에 의해 전극의 전기저항이 높아지면, PDP 소자의 소모전력이 증대되고, 응답성이 저하되는 문제점이 발생한다.When the electrical resistance of the electrode is increased by the above phenomenon, the power consumption of the PDP element is increased, and the responsiveness is deteriorated.

또한, 소다라임계 유리기판은 일반적으로 550℃ 정도의 낮은 서냉점을 갖고 있기 때문에 약 600℃에서 격벽과 유전체 및 형광체의 소성시 변형을 일으켜 PDP 소자의 변형 및 수명단축의 원인이 되는 문제점이 발생한다. 이때, 변형특성은 PDP 유리기판의 두께를 얇게하는데도 장애요인으로 작용한다.In addition, since the soda-lime-based glass substrate generally has a low slow cooling point of about 550 ° C., the soda-lime-based glass substrate deforms during firing of partition walls, dielectrics and phosphors at about 600 ° C., causing deformation of the PDP element and shortening the lifespan. do. At this time, the deformation characteristic acts as a barrier to thinning the thickness of the PDP glass substrate.

한편, 단일성분으로 된 석영유리(quartz glass)가 저팽창성(4.5×10-7/℃), 고내열성(1200℃), 내화학성, 내식성, 무알칼리 특성을 갖음으로써 PDP용 유리기판으로는 최적이라고 알려져 있으나, 석영유리의 제조는 높은 온도가 요구되기 때문에 생산성 및 가격측면에서 적용하기 어려운 문제점이 있다.On the other hand, quartz glass made of a single component has low expansion (4.5 × 10 -7 / ℃), high heat resistance (1200 ℃), chemical resistance, corrosion resistance, and alkali-free characteristics, making it an optimal PDP glass substrate. It is known, but the production of quartz glass has a problem that it is difficult to apply in terms of productivity and price because high temperature is required.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 무알칼리 조성물을 이용하여 유리기판을 제조함으로써 PDP 소자의 성능향상 및 수명연장을 할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the glass substrate for plasma display panel that can improve the performance and life of the PDP device by manufacturing a glass substrate using an alkali-free composition It is to provide a manufacturing method.

도 1은 일반적인 PDP 제조공정을 나타내는 도면,1 is a view showing a general PDP manufacturing process,

도 2는 종래 기술에 의한 유리기판 제조공정을 나타내는 흐름도,2 is a flow chart showing a glass substrate manufacturing process according to the prior art;

도 3은 본 발명에 의한 유리기판 제조공정을 나타내는 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing a glass substrate manufacturing process according to the present invention.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

110 : 배면 유리기판 120 : 격벽110: back glass substrate 120: partition wall

130 : 형광체층 140 : 전면 유리기판130: phosphor layer 140: front glass substrate

150 : 유지전극 160 : 유전체층150 sustain electrode 160 dielectric layer

170 : 유전체 보호층170: dielectric protective layer

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행하는 제1 과정과, 상기 제1 과정의 원료분말을 도가니(crucible)에서 1500℃의 온도로 용융을 수행하는 제2 과정과, 상기 제2 과정의 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행하는 제3 과정과, 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행하는 제4 과정과, 산용출을 수행하여 상기 제4 과정의 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만드는 제5 과정과, 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성하는 제6 과정으로 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, the temperature of 1500 ℃ in the crucible (crucible) of the first process of performing the mixing of the raw material powder for each composition and the first process A second process of melting the furnace, a third process of forming a plate-shaped glass substrate by extrusion using the melt of the second process, cutting to a predetermined size, and performing cleaning, and a plate shape using heat treatment. A fourth process of separating specific ions in the glass substrate of the ions to effect ionization, and a fifth process of making the porous glass substrate by performing acid dissolution to remove the specific ions of the fourth process, and resintering The present invention provides a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel, the method including a sixth process of completing the PDP glass substrate by removing pores.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 제1 과정의 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어진다.In addition, according to the second aspect of the present invention, the raw material powder of the first process consists of a composition of 75% by weight of SiO 2 , 20% by weight of B 2 O 3 , 5% by weight of Na 2 O.

또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 제4 과정에서는 500 내지 600℃의 온도에서 1시간 동안 열처리를 수행하여 SiO2매트릭스 상에 Na2O-B2O3로 이루어지는 상을 구상으로 석출하고, 상기 제5 과정은 염산(HCl) 용액에 제4 과정의 결과물을 담가서 분상화된 특정 이온을 제거한다.In addition, according to a third aspect of the present invention, in the fourth process, a heat treatment is performed at a temperature of 500 to 600 ° C. for 1 hour to precipitate a phase consisting of Na 2 OB 2 O 3 on a SiO 2 matrix into a spherical shape, In the fifth process, the resultant of the fourth process is immersed in a hydrochloric acid (HCl) solution to remove specific ions.

또한, 본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 제6 과정에서는 소성로를 이용하여 700 내지 1000℃의 온도에서 1시간 동안 재소결함으로써 기공을 제거하여 두께를 수축시키고, 완성된 유리기판은 96 내지 98 중량%의 SiO2로 이루어지도록 한다.In addition, according to the fourth aspect of the present invention, in the sixth process, by resintering at a temperature of 700 to 1000 ° C. for 1 hour using a firing furnace, pores are removed to shrink the thickness, and the finished glass substrate is 96 to 98. It is made up of weight percent SiO 2 .

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a glass substrate manufacturing method for a plasma display panel according to the present invention.

도 3을 참조하면, S210에서 각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행한다. 이때, 상기 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어진다.Referring to Figure 3, in S210 to perform the mixing of the raw material powder for each composition. At this time, the raw powder is composed of a composition of 75% by weight of SiO 2 , 20% by weight of B 2 O 3 , 5% by weight of Na 2 O.

그후, S220에서 상기 원료분말을 도가니(crucible)에 넣어서 1500℃의 온도로 용융을 수행한다.Thereafter, the raw material powder is put into a crucible in S220 and the melting is performed at a temperature of 1500 ° C.

그후, S230에서 상기 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행한다.Thereafter, in step S230, the plate-shaped glass substrate is formed by extrusion using the melt, and then cut into a predetermined size and washed.

그후, S240에서 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행한다. 이때, 열처리를 500 내지 600℃의 온도에서 1시간 동안 수행하여 SiO2매트릭스 상에 Na2O-B2O3로 이루어지는 상을 구상으로 석출한다.Thereafter, in S240, specific ions are separated in the plate-shaped glass substrate using heat treatment to perform ion separation. At this time, the heat treatment is performed for 1 hour at a temperature of 500 to 600 ℃ to precipitate a phase consisting of Na 2 OB 2 O 3 on the SiO 2 matrix into a spherical shape.

그후, S250 및 S260에서 염산(HCl) 용액에 분상화가 이루어진 유리기판을 담가서 산용출을 수행하여 상기 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만든다.Thereafter, in S250 and S260 by dipping the glass substrate having been subjected to powder separation in a hydrochloric acid (HCl) solution to perform acid dissolution to remove the specific ions to make a porous glass substrate.

그후, S270 및 S280에서 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성한다. 이때, 상기 재소결 동작은 소성로를 이용하여 700 내지 1000℃의 온도에서 1시간 동안 수행하는데, 이 동작에 의해 기공이 제거되고 두께가 수축된다.Thereafter, re-sintering is performed in S270 and S280 to remove pores to complete the glass substrate for PDP. At this time, the resintering operation is performed for 1 hour at a temperature of 700 to 1000 ℃ using a firing furnace, by which the pores are removed and the thickness is contracted.

또한, 상기의 동작에 의해 완성된 유리기판은 96 내지 98 중량%의 SiO2로 이루어지고, 열팽창 계수는 0 내지 300℃에서 8×10-7이며, 어닐링 포인트(annealing point)가 910℃가 된다.In addition, the glass substrate completed by the above operation is composed of 96 to 98% by weight of SiO 2 , the coefficient of thermal expansion is 8 × 10 -7 at 0 to 300 ℃, the annealing point (annealing point) is 910 ℃. .

결국, 본 발명은 조성을 변경하여 무알칼리 유리기판으로 만든 바이코 유리기판으로서, 석영 유리기판과 유사한 특성을 갖도록 한 것이다.As a result, the present invention is a bico glass substrate made of an alkali-free glass substrate by changing the composition, so as to have characteristics similar to the quartz glass substrate.

하기의 표는 석영 유리기판, 본 발명의 바이코 유리기판, 종래 기술의 소다라임계 유리기판의 특성을 비교하여 나타낸 것이다.The following table shows the characteristics of the quartz glass substrate, the bico glass substrate of the present invention, and the soda-lime-based glass substrate of the prior art.

석영유리기판Quartz glass substrate 바이코유리기판Vico Glass Substrate 소다라임계유리기판Soda-critical glass substrate Knoop경도Knoop Hardness 650650 570570 480480 열팽창 계수(25 ∼300℃)Thermal expansion coefficient (25-300 degreeC) 4.5×10-7 4.5 × 10 -7 7.5×10-7 7.5 × 10 -7 87×10-7 87 × 10 -7 굽힘 강도(㎏/㎠)Bending strength (㎏ / ㎠) 600600 600600 500500 연화점(℃)Softening point (℃) 16501650 15001500 727727 서냉점(℃)Slow cooling point (℃) 11501150 950950 550550 가시광선 투과율(%)Visible light transmittance (%) 90 이상over 90 90 이상over 90 90 이상over 90

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법은 바이코 글래스가 높은 기계적, 열적 특성을 가지고 있기 때문에 종래의 PDP용 유리기판 보다 얇게 만들 수 있어서 PDP 소자를 소형 경량화시킬 수 있다.As described above, the method for manufacturing a glass substrate for a plasma display panel according to the present invention can be made thinner than a conventional glass substrate for PDP because bico glass has high mechanical and thermal characteristics, thereby making the PDP device small and light. .

또한, 안정된 내열특성을 갖기 때문에 변형율을 낮아서 PDP 소자의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since it has a stable heat resistance characteristic, there is an effect of improving the operation reliability of the PDP device by lowering the strain rate.

Claims (6)

각 조성물에 대한 원료분말의 혼합을 수행하는 제1 과정과,A first step of performing mixing of the raw material powders for each composition, 상기 제1 과정의 원료분말을 도가니(crucible)에서 1500℃의 온도로 용융을 수행하는 제2 과정과,A second process of melting the raw material powder of the first process at a temperature of 1500 ° C. in a crucible; 상기 제2 과정의 용융액을 이용하여 압출방식으로 판상의 유리기판을 성형한 후 소정의 크기로 절단하고 세정을 수행하는 제3 과정과,A third process of forming a plate-shaped glass substrate by extrusion using the melt of the second process, cutting the plate to a predetermined size, and performing cleaning; 열처리를 이용하여 판상의 유리기판 내에서 특정 이온을 분리하여 이온의 분상화를 수행하는 제4 과정과,A fourth process of separating specific ions in the plate-shaped glass substrate by heat treatment to perform ion separation; 산용출을 수행하여 상기 제4 과정의 특정 이온을 제거함으로써 다공성 유리기판으로 만드는 제5 과정과,A fifth step of making an porous glass substrate by performing acid dissolution to remove specific ions of the fourth step, 재소결을 수행하여 기공을 제거함으로써 PDP용 유리기판을 완성하는 제6 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.And a sixth process of completing the PDP glass substrate by removing the pores by resintering. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 과정의 원료분말은 75 중량%의 SiO2, 20 중량%의 B2O3, 5 중량%의 Na2O의 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.The raw material powder of the first process is a glass substrate manufacturing method for a plasma display panel, characterized in that the composition of 75% by weight of SiO 2 , 20% by weight of B 2 O 3 , 5% by weight of Na 2 O. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 과정에서는 500 내지 600℃의 온도에서 1시간 동안 열처리를 수행하여 SiO2매트릭스 상에 Na2O-B2O3로 이루어지는 상을 구상으로 석출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.In the fourth process, a glass substrate for plasma display panel is characterized by depositing a phase consisting of Na 2 OB 2 O 3 on a SiO 2 matrix by performing heat treatment at a temperature of 500 to 600 ° C. for 1 hour. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제5 과정은 염산(HCl) 용액에 제4 과정의 결과물을 담가서 분상화된 특정 이온을 제거하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.The fifth process is a method of manufacturing a glass substrate for a plasma display panel, characterized in that the specific ions are separated by immersing the result of the fourth process in a hydrochloric acid (HCl) solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제6 과정에서는 소성로를 이용하여 700 내지 1000℃의 온도에서 1시간 동안 재소결함으로써 기공을 제거하여 두께를 수축시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.In the sixth step, the glass substrate manufacturing method for a plasma display panel, characterized in that by shrinking the thickness by removing the pores by re-sintering for 1 hour at a temperature of 700 to 1000 ℃ using a firing furnace. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제6 과정에서 완성된 유리기판은 96 내지 98 중량%의 SiO2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 유리기판 제조방법.The glass substrate completed in the sixth process is a glass substrate manufacturing method for a plasma display panel, characterized in that consisting of 96 to 98% by weight of SiO 2 .
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