KR100438916B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료는격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 그린시트는 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B ₂ O ₃ , 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO ₂ , 0 ~ 18(중량%)의 BaO 및 0 ~ 20(중량%)의 TiO ₂ 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료 및 격벽 제조방법{Barrier rib material of Plasma Display Panel and Method of Fabricating Barrier Rib}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 PDP의 격벽재료 및 격벽 제조방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, "PDP"라 함)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을 제공한다.

도 1을 참조하면, 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14)과 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)을 구비하는 교류 구동방식의 PDP가 도시되어 있다. 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14) 상에는 하부 유전체층(18)과 방전셀들을 분할하는 격벽(8)이 형성된다. 유전체층(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체(6)가 도포된다. 형광체(6)는 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 발광함으로써 가시광선이 발생되게 한다. 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)에는 상부 유전체층(12)과 보호막(10)이 순차적으로 형성된다. 상부 유전체층(12)은 플라즈마 방전시 벽전하를 축적하게 되고, 보호막(10)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 유지전극쌍(4)과 상부 유전체층(12)을 보호함과 아울러 이차전자의 방출효율을 높이는 역할을 한다. 이러한 PDP의 방전셀들에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 봉입된다.

격벽(8)은 방전셀간의 전기적·광학적 크로스토크(Crosstalk)를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 격벽(8)은 표시품질과 발광효율을 위한 가장 중요한 요소이며 패널이 대형화·고정세화됨에 따라 격벽에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 격벽 제조방법으로는 스크린 프린팅(Screen printing)법, 샌드 블라스팅(Sand blasting)법, 첨가(Additive), 감광성 페이스트법 및 LTCCM(Low Temperature Cofired Ceramic on Metal) 방법 등이 적용되고 있다.

그 중에서 스크린 프린팅법은 공정이 간단하고 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 매 인쇄시 스크린과 유리기판(14)의 정렬, 글라스 페이스트의 인쇄 및 건조를 수회 되풀이하는 문제점이 있다. 또한, 스크린과 유리기판의 위치가 어긋나게 되면 격벽이 변형되므로 격벽의 형상 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.

샌드 블라스팅법은 대면적의 기판에 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있지만 연마제(샌드입자)에 의해 제거되는 글라스 페이스트의 양이 많게 되므로 재료의 낭비와 제조비용이 큰 단점이 있다. 또한, 연마제에 의해 유리기판(14)이 충격을 받게 되어 유리기판(14)이 균열 또는 손상되는 단점이 있다.

첨가법은 대면적의 기판 상에 격벽들(8)을 형성하기에 적합한 장점이 있으나, 포토레지스트와 글라스 페이스트의 분리가 어려워 잔류물이 남게 되거나 격벽 성형시 격벽이 허물어지는 문제점이 있다.

LTCCM 방법은 다른 격벽 제조방법에 비하여, 낮은 온도의 고온공정이며 공정이 단순한 장점이 있다.

도 2a 내지 도 2h는 LTCCM법을 이용한 하판 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 도 2a와 같은 그린시트(30)가 제작된다. 그린시트(30)는 유리분말, 유기용액, 가소제, 결합제, 첨가제 등이 소정 비율로 혼합된다. 예를 들면, 그린시트(30) 내에 ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂, ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-Al₂O₃의 무기물이 첨가된다. 이러한 조성물을 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)을 사용하여 시트 형태로 성형한 후에 건조하여 그린시트(30)를 완성한다. 그린시트(30)가 접합되는 기판(32)의 재료로는 티타늄(Titanum)이 주로 사용된다. 티타늄은 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 강도, 내열온도가 크기 때문에 다른 글라스, 세라믹 재료보다 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 기판(32)의 열적·기계적 변형을 줄일 수 있다. 또한, 티타늄은 반사율이 높기 때문에 기판(32) 쪽으로 투과되는 즉, 백스캐터링(Back scattering)되는 가시광을 표시면 쪽으로 반사시킴으로써 발광효율과 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다.

기판(32)과 그린시트(30)의 접합을 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(32) 상에 글레이즈(glaze)를 분사(spray)한 후 500∼600℃의 온도에서 소성하여 글레이즈층(34)을 형성한다. 글레이즈층(34)은 접합제 역할을 하며글레이즈층(34) 상에 도 2c에 도시된 바와 같이 그린시트(30)를 올려 놓고, 라미네이팅 공정을 수행하여 기판(32)과 그린시트(30)를 접합한다. 라미네이션 공정은 기판(32)과 그린시트(30)에 균일한 압력과 온도을 가하면서 접착하는 공정이다.

이어서, 도 2d와 같이 그린시트(30) 상에는 어드레스전극(2)이 인쇄된 후에 건조된다.

어드레스전극(2)이 형성된 기판(32) 상에는 도 2e와 같이 유전체 슬러리가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(37)이 형성된다. 이어서, 기판(32) 상에 접합된 그린시트(30)의 유동성을 높이기 위하여 결합제로 사용되는 유기 결합제 예를 들면, 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral ; 이하, "PVB"라 함)의 연화점 부근으로 온도를 가열하게 된다.

그린시트(30)의 유동성이 높아진 상태에서 도 2f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(38a)이 형성된 금형(38)이 기판(32) 상에 정렬된다.

그리고 금형(38)은 도 2g와 같이 대략 150kgf/cm2 이상의 압력으로 기판(32) 상에 가압된다. 금형(38)의 가압시 그린시트(30)와 전극보호층(37)이 금형(38)의 홈(38a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.

금형(38)이 도 2h와 같이 그린시트(30) 및 전극보호층(37)으로부터 분리된 후에 격벽(8)은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(30) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성되고 성장된다.

그러나 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법은 그린시트(30)의 성형시 유동성이낮기 때문에 150 kgf/cm2 이상의 압력이 필요하게 된다. 이와 같이 높은 압력으로 성형할 경우, 기판(32) 상에 압력이 가해지는 부분과 그렇지 않는 부분에서 압력차를 다르게 한다. 즉, 기판(32) 상에 편압이 발생되어 격벽(8)의 높이가 도 3과 같이 균일하지 않게 된다. 이렇게 균일하지 않은 격벽(8)의 높이를 균일하게 하기 위하여, 연마공정이 필요하게 된다. 특히, 성형시 그린시트(30)의 유동성이 낮기 때문에 고종횡비를 가지는 격벽 형성이 곤란하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있는 PDP의 격벽재료 및 격벽 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.

도 2a 내지 도 2h는 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 격벽의 소성 전과 후의 모양을 나타내는 도면.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 5는 도 4에 도시된 그린시트 내에 함유된 무기물의 물성변화를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,64 : 어드레스전극 4 : 유지전극쌍

6 : 형광체 8 : 격벽

10 : 보호막 12, 18 : 유전층

14, 32, 60 : 하부 유리기판 16 : 상부 유리기판

30, 60 : 그린시트 34 : 글레이즈층

37, 66 : 전극보호층 38, 68 : 금형

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료는격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 그린시트는 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B ₂ O ₃ , 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO ₂ , 0 ~ 18(중량%)의 BaO 및 0 ~ 20(중량%)의 TiO ₂ 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료의 제조방법은 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B ₂ O ₃ , 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO ₂ , 0 ~ 18(중량%)의 BaO 및 0 ~ 20(중량%)의 TiO ₂ 를 포함하는 그린시트를 형성하는 단계와, 상기 그린시트를 기판 상에 접착하는 단계와, 상기 그린시트 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4a 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시 예에 따른 PDP의 하판 제조방법을 나타낸다.

도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP의 그린시트(60)는 ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO, ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO+TiO₂중 어느 하나의 조성을 가진다.

상기의 조성물을 가지는 그린시트(60)는 종래의 그린시트(60)에 비해 수축률이 적어 소성 전과 후의 격벽형상이 변형되지 않는다. 이러한 그린시트(60)의 유전율은 7.2 ~ 8.5의 값을 가진다. 유전율이 높은 격벽일수록 방전시 소비되는 전력이 커지게 됨을 감안할 때, 상기 그린시트(60)의 조성물은 적합한 유전율을 가지고 있음을 알 수 있다. 상기 그린시트(60) 내에 TiO₂를 첨가하여 그린시트(60)와 기판(62)의 열팽창계수(Coefficient Thermal Expantion : 이하 "CTE"라 함)를 유사하도록 조절하게 한다. 이에 따라, 그린시트(60)가 기판(62) 상에 균일하게 매칭(matching)되도록 형성된다. 여기서, 그린시트(60) 내에 함유된 조성물의 조성비는 다음의 표 1에 나타난 바와 같다.

조성물	조성비(wt%)
ZnO	10 ~ 40
B2O3	5 ~ 35
MgO	10 ~ 32
SiO2	10 ~ 35
K2O	0 ~ 22
TiO2	0 ~ 20

이러한 무기물의 조성비로 이루어지는 그린시트(60)의 유동 온도를 높이기 위하여 포스테라이트(Forsterite), 코디어라이트(Cordierite), ZrO₂, Al₂O₃등의 조성을 첨가할 수도 있다.

이와 같은 조성으로 이루어지는 그린시트(60)는 라미네이팅 공정에 의해 기판(62)과 접합된다. 그린시트(60)는 기판(62)과 라미네이팅될 때 그린시트(60) 내에 함유된 유기물의 작용으로 기판(62)과 그린시트(60)가 접합된다. 이는 그린시트(60) 내에 함유된 유기물이 소정 온도에서 연화되는 성질을 이용하여 이루어진다.

이를 상세히 하면 다음과 같다. 그린시트(60) 내의 무기물의 연화점은 온도변화에 따른 폴리머 표본의 열용량, 열팽창률 등의 변화를 관찰함으로써 결정된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머의 열용량을 측정하는 시차주사열량측정기(DSC)에서 폴리머 표본을 가열하거나 또는 온도상승에 따른 폴리머의 열팽창을 측정하는 열기계 분석기(TMA)에 의해 구할 수 있다. 도 5를 참조하면, 그린시트(60) 내의 무기물은 약 700℃ 온도의 근처에서 결정화가 이루어질 거동을 보이기 시작하며 780℃에서 최대 결정성장을 한다. 여기서, 곡선은 ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO, ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO+TiO₂의 조성을 가지는 그린시트 내에 함유된 무기물의 온도에 따른 물성변화를 나타낸다. 그래프에 나타난 바와 같이 약 700℃ 온도의 근처에서 그린시트(60) 내의 무기물이 연화되면 그린시트(60)는 기판(62)과의 계면에서 강한 본딩(bonding)을 가지게 된다. 이에 따라, 그린시트(60)와 기판(62)이 접착된다.

이어서, 기판(62) 상에 접합된 그린시트(60)의 유동성을 높이기 위하여 유기 결합제의 연화점 부근으로 기판(62)을 가열한다. 그린시트(60) 내에는 TiO₂, 포스테라이트(Foresterite), 코디어라이트(Codierite), ZrO₂, Al₂O₃등의 조성이 첨가되므로 결정화 온도보다 낮은 연화점을 가지는 유리분말 사용시 유동 온도를 높일 수 있다.

이렇게 그린시트(60)의 유동성이 높아진 상태에서 도 4f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(68a)이 형성된 금형(68)이 기판(62) 상에 정렬된다.

그리고 금형(68)은 대략 소정 압력으로 기판(62) 상에 가압된다. 금형(68)의 가압시 그린시트(60)와 전극보호층(66)이 금형(68)의 홈(68a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다.

금형(68)이 도 4g와 같이 그린시트(60) 및 전극보호층(66)로부터 분리된 후에 격벽은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정은 700 ~ 850℃의 온도에서 수행되어 그린시트(60) 내의 유기물들이 타서 없어지게 된다. 이후, 소성온도에서 무기물들은 결정화를 통해서 목적에 맞는 물성을 갖는 결정상으로 성장된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 격벽재료 및 격벽 제조방법에서 그린시트는 ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO, ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-BaO+TiO₂의 조성물로 이루어진다. 이러한 조성의 그린시트는 격벽 성형 후 소성 후에도 원래의 격벽형상을 그대로 유지할 수 있다. 즉, 격벽의 성형성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 성형된 격벽이 고종횡비를 갖게 함과 아울러 균일성을 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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 격벽을 형성하기 위한 그린시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   상기 그린시트는 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B₂O₃, 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO₂, 0 ~ 18(중량%)의 BaO 및 0 ~ 20(중량%)의 TiO₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽재료.
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4. 10 ~ 40(중량%)의 ZnO, 5 ~ 35(중량%)의 B₂O₃, 10 ~ 32(중량%)의 MgO, 10 ~ 35(중량%)의 SiO₂, 0 ~ 18(중량%)의 BaO 및 0 ~ 20(중량%)의 TiO₂를 포함하는 그린시트를 형성하는 단계와,

   상기 그린시트를 기판 상에 접착하는 단계와,

   상기 그린시트 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 격벽을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법.
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