KR100578689B1

KR100578689B1 - 유전체재료 및 그를 이용한 디스플레이패널

Info

Publication number: KR100578689B1
Application number: KR1020040098233A
Authority: KR
Inventors: 박현덕; 정재철; 양우영; 이준희; 황재광; 김동원
Original assignee: 삼성정밀화학 주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-05-12

Abstract

본 발명은 인체 및 환경에 유해한 Pb계 유리 대신 Bi를 주성분으로 하는 디스플레이용 투명 유전체 제조에 적합한 무연 저융점 유리를 제공하는 것이다. 본 발명의 유전층은 Bi₂O₃ 10 ~ 50 wt%, B₂O₃ 20 ~ 40 wt%, ZnO 5 ~ 20 wt%, BaO 5 ~ 20 wt%, SiO₂ 1 ~ 5 wt%, Al₂O₃ 1 ~ 5 wt%, SrO 0.01 ~ 1.0 wt%, CuO 0.01 ~ 1.0wt%의 중량%를 포함하는 AC-PDP용 투명유전체이다.

투명 유전체, 디스플레이

Description

유전체재료 및 그를 이용한 디스플레이패널{Dielectric Material and Displaypanel Using The Same}

도 1은 종래에 사용하던 디스플레이의 구조 중 그 일 예로서 AC-PDP의 구조를 나타낸 것이다.

1 - 투명전극

2 - 투명유전체

3 - MgO 보호막

4 - 어드레스전극

5 - 유전체

6 - 격벽

7 - 형광제

8 - 실링제

본 발명은 디스플레이(예, AC-PDP, SED 등)용 투명 유전체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널에 관한 것이다.

고정밀도이고 또한 박형이며 대형의 디스플레이 패널(예, PDP, SED)은 OA기기, 정보표시장치 및 고품위의 텔레비전 등의 분야에서 매우 주목 받고 있다.

도 1은 종래에 사용하던 디스플레이의 구조 중 그 일 예로서 AC-PDP의 구조를 나타낸 것이다. AC-PDP는 전면 기판에 투명전극(1), 투명 유전체(2) 및 MgO 보호막(3)이 형성되며, 후면 기판에 어드레스전극(4), 유전체(5), 격벽(6), 형광제(7)와 실링제(8)로 이루어진다.

여기서 투명 유전체는 방전 시 발생하는 이온에 대하여 전극을 보호해 주며, 유전체로서 작용하기 때문에 낮은 구동전압으로 방전을 유도할 수 있도록 할 수 있다. 이에 유전체의 유전상수는 10 ~ 15정도를 가져야 하며, 높은 휘도를 위해서 80%이상의 투과도를 가져야 한다. 또한 전극 및 다른 재질과의 열응력 발생을 방지하기 위하여 적정한 열팽창 계수가 필요하다. 그리고, 공정 온도에 적합하기 위해서는 연화점이 500℃ 미만의 저융점의 조건이 만족되어야 하지만 이러한 조건을 만족하는 새로운 유전체의 개발과 더불어 인체에 유해한 납 등의 성분을 사용하지 않는 유전체의 개발이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 조건을 만족시키면서, 인체 및 환경에 유해한 Pb계 유리 대신 Bi를 주성분으로 하고 황변 현상을 억제할 수 있는 디스플레이용 투명 유전체 제조에 적합한 고유전율, 저융점, 황변현상 없는 투명유전체용 유리재료 를 제공하고자 한다.

본 발명은 디스플레이(예, AC-PDP, SED 등)용 투명 유전체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지금까지 사용되어온 인체 및 환경에 유해한 PbO 대신 Bi₂O₃를 주성분으로 하여 디스플레이용 투명 유전체 제조에 적합한 무연 저융점 유리를 제조하는 기술에 관한 것이다.

본 발명의 유전체는 Bi₂O₃ 10 ~ 50 wt%, B₂O₃ 20 ~ 40 wt%, ZnO 5 ~ 20 wt%, BaO 5 ~ 20 wt%, SiO₂ 1 ~ 5 wt%, Al₂O₃ 1 ~ 5 wt%, SrO 0.01 ~ 1.0 wt%, CuO 0.01 ~ 1.0 wt%를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

본 발명에서 Bi₂O₃의 경우 그 양이 상기 범위 이상으로 사용하는 경우에는 열팽창 계수가 증대하여 열응력이 증가하여 제품의 안정성을 떨어뜨리고, 또한 연화점이 저하되어 제품의 안정성에 악영향을 미치게 되며, 10 중량%보다 낮을 경우에는 연화점이 높아 적절하지 않으므로, 10 ~ 50중량%, 좋게는 연화점이 저하되며 투과율이 높아지는 관점에서 볼 때, 10 ~ 40중량%가 적당하다.

B₂O₃는 20 중량%보다 적게 사용하는 경우에는 연화점이 감소하여 열적특성에 의한 가공이 곤란해지고, 과량 사용하는 경우에는 열팽창 계수가 저하하며, 연화점이 증가되므로 20 ~ 40중량%의 범위에서 사용하는 것이 좋다. 이는 B₂O₃가 분극성이 상대적으로 작고 큰 결합 에너지 때문에 열팽창 계수가 감소하는 경향을 보이기 때문이다.

본원발명에서는 CuO와 SrO를 함께 사용한다. 이는 두 성분을 동시에 투입함으로써, 황변현상과 열화방지에 더욱 우수한 효과를 부여할 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 특히 CuO는 전극과의 황변 현상을 억제하는 역할을 하며, 0.01 ~ 1.0중량% 이하가 적당하며, SrO는 X선 흡수능력 및 UV에 의한 유리의 열화방지를 위하여 사용되며 0.01 ~ 1.0중량%이하가 적당하며, 그 범위 내에서 각 성분을 조합하여 사용하는 경우 열화방지효과와 황변효과를 더욱 감소시키는 효과를 가진다.

ZnO는 5 ~ 20중량%의 범위에서 사용하는데, 20중량%를 넘을 경우에는 열팽창계수가 증대되어 좋지 않고 또한 투명성을 손상시키고 전체 조성물의 유동성이 저하되므로 상기의 범위에서 사용하는 것이 좋다.

Al₂O₃는 열팽창계수를 낮추고 내산성을 향상 시키나, 5중량%이상을 사용하는 경우에는 점성과 연화점이 높아져, 좋지 않고, 또한 1중량%이하를 사용하는 경우에는 내산성이 열세여서 좋지 않다.

BaO는 유리의 연화점을 낮추나 내구성에 영향을 줄 수 있기 때문에 5 ~ 20중량%가 적당하며, SiO₂는 기계적 강도를 증가 시키고 열팽창계수를 낮추는 역할을 하며, 1 ~ 5중량%가 적당하다.

본원발명에서 상기와 같이 다양한 물성에 영향을 미치는 유전체 재료를 제공하는데, 본원발명의 조성물이 Bi₂O₃ 10 ~ 50 wt%, B₂O₃ 20 ~ 40 wt%, ZnO 5 ~ 20 wt%, BaO 5 ~ 20 wt%, SiO₂ 1 ~ 5 wt%, Al₂O₃ 1 ~ 5 wt%, SrO 0.01 ~ 1.0 wt%, CuO 0.01 ~ 1.0wt%의 중량%의 범위로 사용하는 경우 우수한 효과를 나타내는 유전체인 유리분말을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본원 발명의 유리 분말은 평균입경이 10㎛ 이하, 최대입경이 35㎛ 이하이고, 좋게는 평균 입경이 4 ~ 6㎛ 최대입경이 8 ~ 15㎛인 것이 더욱 좋다. 유리 분말의 평균 입경은 투과도 및 전극과 유리 기판과의 접착성에 관계되며, 이보다 클 경우 프린팅 하는데 문제가 생기며, 너무 작은 경우에는 소성이 잘 되지 않아 투과율이 낮아진다.

상기 유리분말 조성에 CuO와 SrO를 동시에 사용하는 것이 황변 및 열화방지에 더욱 효과적이다.

이하는 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명 드리도록 하겠으며, 본 발명은 하기의 실시예에 국한 되는 것이 아니라 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있음은 주지의 사실이다.

[실시예 및 비교예]

유전체 유리의 제조

하기의 표 1의 조성을 갖는 유전체를 혼합하여 건식 볼밀(ball-mill)에서 2시간 혼합한 후, 혼합 분말을 Pt-도가니(crucible)에 넣고 1300℃에서 2시간 동안 용융하고, 냉각하여 분쇄 후 유리를 제조하였다. 실시예1과 2는 본 발명의 조성성분 및 조성비의 범위 내에 있는 것이고, 비교예 1은 CuO를 사용하지 않는 경우, 비교예2는 SrO를 사용하지 않는 경우, 비교예3은 실시예1에서 SrO와 CuO를 동시에 사용하지 않는 경우의 예이다.

유전체 유리분말의 제조

유리를 제조한 후, 유리분말을 조분쇄 및 미분쇄를 거쳐서 상기 표1의 실시예 및 비교예1과 비교예 2의 유리재료를 평균입경 10㎛(최대사이즈 30㎛)(분쇄1), 4㎛(최대입자 15㎛)(분쇄2), 2㎛(최대입자 8㎛)(분쇄3)의 3가지 분쇄물을 제조하였다, 분쇄과정에서 입자의 크기 및 분포는 적절한 조절에 의해 재현 가능하였다.

유전체의 도포

에틸셀룰로오스 수지와 에틸렌글리콜 프로필에테르를 3.5:6.5의 중량비로 혼합하여 수지용액을 제조한 후, 상기 실시예에 제조한 유리분말을 중량비로 30:70의 비율로 혼합기에서 혼합하고 분산하여 페이스트 용액을 제조하고, 이를 블레이드 코팅법으로 유리기판상에 도포한다. 이후 도포된 유리기판을 100℃에서 30분간 건조한 후, 600℃에서 10분간 소성하였다. 얻어진 두께는 실시예의 순서대로 32㎛(분쇄1), 16 ㎛(분쇄2) 및 10㎛(분쇄3) 이었다.

표 1. 본 발명의 유전체 조성성분 및 조성비(중량%)

표 2. 분쇄한 유리입자의 물성

상기의 표2에서 보듯이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 무연 유리의 연화점은 500℃이하 이며, 열팽창 계수는 70×10^-6/℃ ~ 85×10^-6/℃, 투과율은 80%의 이상이고, 유전율이 10 ~ 15의 범위에 있는 투명한 유전체 glass를 제조할 수 있었으며, 본 발명에 따른 조성 및 그 조성비의 범위 내에서 투과율 및 유전상수를 모두 만족하는 유전체막을 얻을 수 있어 본 발명에 따른 조성 및 조성비의 범 위 내에서 우수한 투과율 및 유전율을 나타내는 유전체를 얻을 수 있었다. CuO를 사용하지 않을 경우는 황변 현상이 많이 나타나며, 또한 소량의 CuO에 따라 투과율에도 좋은 영향으로 작용함을 알 수 있었다.

본 발명의 조성물로 형성된 유전체는 연화점을 낮추고, 열팽창계수가 낮으며, 유전상수가 높고 또한 투과울에서 현저한 상승효과가 있어, 상기의 모든 물성을 만족하여 본원발명의 유전체 유리재료는 투과도가 높아 고휘도이며 고화질의 PDP를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims

Bi₂O₃ 10 ~ 50 wt%, B₂O₃ 20 ~ 40 wt%, ZnO 5 ~ 20 wt%, BaO 5 ~ 20 wt%, SiO₂ 1 ~ 5 wt%, Al₂O₃ 1 ~ 5 wt%, SrO 0.01 ~ 1.0 wt%, CuO 0.01 ~ 1.0 wt%를 포함하고, 평균입경이 10㎛이하이고 최대입경이 35㎛이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유전체 유리.
제 1항에 있어서,

상기 유리분말은 평균입경이 4 ~ 6㎛이고, 최대입경이 8 ~ 15㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유전체 유리.
제 1항 내지 제 2항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

상기 유전체유리는 연화점이 500℃이하이며, 열팽창 계수는 70×10^-6/℃ ~ 85×10^-6/℃이고, 투과율은 80%의 이상이며, 또한 유전율은 10 ~ 15인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유전체 유리.
전면 기판에 투명전극, 투명 유전체 및 MgO 보호막이 형성되며, 후면 기판에 어드레스전극, 유전체, 격벽, 형광제와 실링제로 이루어진 디스플레이 패널에 있어서, 전면기판의 투명유전체로 상기 제 1항 내지 제 3항에서 선택되는 어느 하나의 유전체 유리를 사용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이패널.