KR100743986B1

KR100743986B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물

Info

Publication number: KR100743986B1
Application number: KR1020050120607A
Authority: KR
Inventors: 노희진; 이상호; 김남석
Original assignee: 주식회사 휘닉스피디이
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-07-30
Also published as: KR20070060687A

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plazma display panel)의 하판 유전체용 유리 조성물에 관한 것으로서, 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물은 40 내지 70 중량부의 P₂O₅, 25 내지 45 중량부의 ZnO, 1 내지 10 중량부의 Al₂O₃, 1 내지 10 중량부의 B₂O₃, 1 내지 10 중량부의 BaO, 1 내지 10 중량부의 SiO₂ 및 1 내지 10 중량부의 MgO를 포함한다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물은 내산성이 우수하며, 결정화 되지 않고, 연화점이 낮으며, 안정성이 우수한 장점이 있다.

플라즈마 디스플레이 패널, 하판 유전체, 내산성, 연화점, 결정화

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물{GLASS COMPOSITION FOR FORMING DIELECTRIC OF PLAZMA DISPLAY PANEL}

[산업상 이용 분야]

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내산성이 우수하며, 결정화 되지 않고, 연화점이 낮으며, 안정성이 우수한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전을 통하여 얻어진 플라즈마로부터 방사되는 진공 자외선이 형광체를 여기시킴으로써 발생되는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 가시광을 이용하여 영상을 구현하는 디스플레이 소자이다.

이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 60인치 이상의 초대형 화면을 불과 10cm 이내의 두께로 구현할 수 있고, CRT와 같은 자발광 디스플레이 소자이므로 색 재현력 및 시야각에 따른 왜곡 현상이 없는 특성을 가진다. 또한, LCD 등에 비해 제조공법이 단순하여 생산성 및 원가 측면에서도 강점을 갖는 TV 및 산업용 평판 디스 플레이로 각광 받고 있다.

가장 일반적인 3전극 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 동일면상에 위치한 유지 전극과 주사 전극을 포함한 전면 기판과, 이로부터 일정 거리를 두고 이격되어 수직 방향으로 이어지는 어드레스 전극을 포함한 배면 기판으로 이루어지며, 그 사이에 방전가스를 봉입하고 있다.

이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 배면 기판에는 유전체층이 형성되는데, 이러한 유전체층은 어드레스 전극을 덮으며 형성되어 플라즈마 방전시 이온 충격으로부터 어드레스 전극을 보호하고, 방전을 유지시키고, 발광 효율을 향상시키며, 형광체로부터 백 스캐터링(Back Scattering)되어 나오는 가시 광선을 반사하여 휘도를 증대시키는 기능을 한다.

이러한 유전체층이 상기와 같은 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 높은 가시광선 반사율, 낮은 열팽창계수, 낮은 소성온도, 높은 치밀도, 낮은 유전율 등의 물성을 가질 것이 요구된다.

상기와 같은 유전체층을 형성하기 위한 유리 조성물로는 종래 PbO계 유리 조성물 및 Bi₂O₃계 유리 조성물이 대표적으로 사용되었으나, PbO 및 Bi₂O₃가 환경에 유해한 물질이어서 최근에는 P₂O₅계 유리 조성물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명의 목적은 우수한 내산성 및 안정성을 가지며, 결정화 되지 않고, 낮 은 연화점과 높은 내전압 특성을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 40 내지 70 중량부의 P₂O₅, 25 내지 45 중량부의 ZnO, 1 내지 10 중량부의 Al₂O₃, 1 내지 10 중량부의 B₂O₃, 1 내지 10 중량부의 BaO, 1 내지 10 중량부의 SiO₂ 및 1 내지 10 중량부의 MgO를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 유리 조성물은 P₂O₅를 주원료로 사용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 일반적으로 P₂O₅계 유리 조성물이 내수성 및 내화학성이 부족함에도 불구하고 내수성 및 내화학성이 우수하다. 또한, Li₂O, Na₂O 및 K₂O로 대표되는 알칼리 금속 산화물은 전극과 반응하여 전극 주변을 노랗게 변하게 하는 황변 현상을 일으키게 되는데, 본 발명의 유리 조성물은 이러한 알칼리 금속 산화물을 포함하지 않아 향상된 내전압 특성 및 내산성을 나타낸다.

상기와 같은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물은 P₂O₅, ZnO, Al₂O₃, B₂O₃, BaO, SiO₂ 및 MgO을 포함한다.

상기 본 발명의 유리 조성물에 있어서, 상기 P₂O₅는 유리를 구성하기 위한 필수 성분인 유리 형성 산화물로서, 40 내지 70 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 50 내지 60 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 70 중량부를 초과하는 경우는 연화점 및 고온 점도가 상승하는 문제가 있고, 그 함량이 40 중량부 미만인 경우는 내산성이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 ZnO는 유리를 안정화시키기 위해 첨가되는 것으로, 25 내지 45 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 25 내지 35 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 45 중량부를 초과하는 경우는 고온에서 용융되는 문제와 결정화가 발생하는 문제가 있어 바람직하지 못하며, 그 함량이 25 중량부 미만인 경우는 유리가 소성시에 결정화되거나 내산성이 떨어지는 등 불안정하여 바람직하지 못하다.

상기 Al₂O₃는 유전체층을 안정화시키고, 내화학성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 연화점이 상승하고 결정화가 발생하는 문제가 있고, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우는 내화학성이 떨어지는 문제가 있다. 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조시 격벽 식각 등에 화학적 방법이 이용되는데, 유전체층의 내화학성이 낮은 경우 유전체층이 전극을 충분히 보호하지 못하는 문제가 있다.

상기 B₂O₃는 유리를 안정화시키고, 열팽창계수를 제어하기 위해 첨가되는 것으로, 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 연화점이 상승하는 문제가 있고, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우는 유리가 불안정해지는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 BaO는 연화점을 낮추기 위해 첨가되는 것으로, 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 열팽창 계수가 지나치게 크고, 내산성이 저하되는 문제가 있고, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우는 열팽창 계수의 제어가 힘들고, 유리가 불안정해지는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 SiO₂는 유리 안정성, 연화점, 열팽창계수를 제어하기 위해 첨가되는 것으로, 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 연화점 및 고온 점도가 상승하는 문제가 있고, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우는 열팽창 계수를 제어하기 힘든 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 MgO는 유리를 안정화시키고, 소성 온도를 저하시키기 위해 첨가되는 것으로, 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 열팽창계수가 증가하고 내산성이 저하되는 문제가 있고, 그 함량이 1 중량부 미만인 경우는 소성 온도를 증가시키는 문제가 있어 바람직하지 못하다. 소성 온도가 높으면 공정 비용이 증가하고, 격벽, 형광체 등과의 소성 온도차가 발생해 원하는 형상을 얻기 힘든 문제가 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물은 CuO를 더 포함할 수 있는데, CuO는 전극과의 반응성을 억제하는 기능을 한다. 상기 CuO는 0.01 내지 1 중량부로 상기 조성물에 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량부를 초과하는 경우는 소성 온도가 증가하는 문제가 있고, 0.01 중량부 미만인 경우는 전극의 은 이온이 유전체층으로 확산하여 황변 현상이 발생하는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

상기 조성을 갖는 본 발명의 유리 조성물은 결정화가 일어나지 않고, 550℃ 이하의 낮은 연화점을 가지고, 60x10^-7/℃ 내지 80x10^-7/℃의 적정한 열팽창 계수를 가지고, 황변 현상이 일어나지 않으며, 내산성이 우수하여, 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체 형성을 위해 효과적으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 용매에 본 발명의 유리 조성물과 비히클(vehicle)을 혼합하여 페이스트(paste)를 형성하고, 이를 전극이 형성된 배면 기판에 코팅함으로써 유전층을 형성할 수 있다. 상기 비히클은 바인더와 용매를 포함하며, 이들 바인더와 용매로는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 형성을 위해 통상적으로 사용되는 바인더와 용매를 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다.　 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1-11, 비교예 1-6)

하기 표 1에 나타난 조성비로 원료들을 혼합한 유리 조성물을 알루미나 도가 니에 넣고 1300℃에서 1시간 용융시킨 후 분말 시편 및 벌크 시편을 제조하였다.

[표 1] (단위: 중량부)

구분	P₂O₅	Al₂O₃	B₂O₃	ZnO	MgO	BaO	SiO₂	CuO
실시예 1	43.9	2	5	45	1	2	1	0.1
실시예 2	53.9	5	3	30	1	1	1	0.1
실시예 3	60	3	4	29.8	1	1	1	0.2
실시예 4	44	6	5	33.95	5	5	2	0.05
실시예 5	53	4	2	29	2	7.7	2	0.3
실시예 6	61.9	3	2	30	1	1	1	0.1
실시예 7	45	5	5	38.8	3	2	1	0.2
실시예 8	50.9	5	4	30	1	2	7	0.1
실시예 9	66	3	2	25	1	1	1.8	0.2
실시예 10	62.8	1	6	27	1	2	1	0.2
실시예 11	45	1	5	30	3	7	7.7	0.3
비교예 1	72	5	1	10	3	6.9	2	0.1
비교예 2	34	7	5	49	1	3	1	-
비교예 3	42	4	2	46	-	-	6	-
비교예 4	55	-	2	30	13	-	-	-
비교예 5	10	10	35	20	10	5	10	-
비교예 6	55	9	4	15	5	5	7	-

상기 시편들에 대하여 연화점(Softening Temterature) 및 열팽창계수 측정하고, 내산성, 결정화 발생 여부 및 황변 현상 발생 여부를 확인하였다.

연화점은 각각의 분말 시편에 대해 시차 주사 열량계(DSC: Differential Scanning Calorimetry)를 사용하여 10℃/min의 승온 속도로 600℃까지 측정하였다.

결정화 여부는 분말 시편을 X선 회절 분석기(XRD)로 분석하였다.

열팽창계수는 7mm x 10mm의 원통형 벌크 시편을 열역학 분석기(TMA: ThermoMechanical Analyzer)를 이용하여 5℃/min의 승온 속도로 측정하였다.

내산성은 7mm x 10mm의 원통형 벌크 시편을 50℃에서 5% HNO₃수용액에 1시간 담근 후 꺼내어 중량 감소 속도(etching rate)를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

[표 2]

구분	연화점(℃)	열팽창계수 (x10-7/℃)	결정화여부	중량감소속도 (mg/min)	황변현상
실시예 1	498	73	미발생	0.13	미발생
실시예 2	485	72	미발생	0.09	미발생
실시예 3	510	64	미발생	0.06	미발생
실시예 4	495	80	미발생	0.15	미발생
실시예 5	492	79	미발생	0.17	미발생
실시예 6	497	69	미발생	0.07	미발생
실시예 7	515	72	미발생	0.1	미발생
실시예 8	525	65	미발생	0.07	미발생
실시예 9	524	70	미발생	0.06	미발생
실시예 10	505	77	미발생	0.09	미발생
실시예 11	530	77	미발생	0.2	미발생
비교예 1	572	77	미발생	0.15	미발생
비교예 2	-	-	발생	-	_
비교예 3	-	-	발생	-	-
비교예 4	-	-	발생	-	_
비교예 5	-	-	발생	-	-
비교예 6	-	-	발생	-	-

X선 회절 분석기(XRD)에 의한 결정화 여부를 분석한 결과, 실시예 1-11 및 비교예 1의 유리 조성물의 분말 시편들은 결정화가 일어나지 않았으나, 비교예 2-6의 유리 조성물의 분말 시편들은 부분적으로 결정화가 일어났다. 이를 통해, 비교예 2-6의 유리 조성물은 유전체용 유리 조성물로서 적합하지 않음을 알 수 있다.

비교예 2-6의 유리 조성물은 부분적인 결정화로 전체적으로 균질한 유리 조성을 나타내지 않아, 연화점, 열팽창계수, 내산성 및 황변 현상에 대한 판단이 불가능하였다. 이에, 실시예 1-11 및 비교예 1의 유리 조성물에 대해서만 연화점, 열팽창계수, 내산성 및 황변 현상에 대한 데이터를 기재하였다.

상기 데이터를 통해 실시예 1-11 및 비교예 1의 유리 조성물 모두 내산성이 우수(중량감소속도 0.3mg/min이하)하고, 황변 현상이 일어나지 않았으며, 열팽창계수 또한 적절함을 알 수 있다. 다만, 실시예 1-11의 유리 조성물과 비교예 1의 유 리 조성물은 연화점에 있어서 큰 차이를 보이는데, 실시예 1-11의 유리 조성물이 비교예 1의 유리 조성물에 비해 연화점이 훨씬 낮아 유전체용으로 더욱 적합함을 알 수 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물은 내산성이 우수하며, 결정화 되지 않고, 연화점이 낮으며, 안정한 장점이 있다.

Claims

40 내지 70 중량부의 P₂O₅;

25 내지 45 중량부의 ZnO;

1 내지 10 중량부의 Al₂O₃;

1 내지 10 중량부의 B₂O₃;

1 내지 10 중량부의 BaO;

1 내지 10 중량부의 SiO₂;

1 내지 10 중량부의 MgO; 및

0.01 내지 1 중량부의 CuO

를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 P₂O₅의 함량은 50 내지 60 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 ZnO의 함량은 25 내지 35 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 Al₂O₃의 함량은 1 내지 5 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 B₂O₃의 함량은 1 내지 5 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 BaO의 함량은 1 내지 5 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 SiO₂의 함량은 1 내지 5 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물에서 상기 MgO의 함량은 1 내지 5 중량부인 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 유전체용 유리 조성물.
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