KR100747207B1

KR100747207B1 - 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물

Info

Publication number: KR100747207B1
Application number: KR1019990017903A
Authority: KR
Inventors: 류병길
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2007-08-07
Also published as: US6383961B1; JP2001002446A; KR20000074171A

Abstract

본 발명은 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물은 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리를 사용하며, P₂O₅-ZnO-PbO계 유리는 30 내지 60 중량%의 P₂O₅와, 5 내지 40 중량%의 ZnO와, 5 내지 40 중량%의 PbO와, 0 내지 5 중량%의 MgO와, 0 내지 5 중량%의 CaO와, 0 내지 10 중량%의 La₂O₃와, 0 내지 5 중량%의 SrO와, 1 내지 5 중량%의 Al₂O₃와, 0 내지 2 중량%의 Sb₂O₃와, 0 내지 2 중량%의 As₂O₃와, 5 내지 25 중량%의 BaO와, 0 내지 5 중량%의 TeO₂로 이루어진다.

이에따라, 본 발명의 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물은 광학적, 열적, 전기적 요구특성을 향상시키게 된다.

Description

플라즈마 표시장치용 유전체 조성물{Composition of Dielectric for Plasma Display Panel}

도 1은 종래 플라즈마 표시장치의 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물을 설명하기위해 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2: 어드레스 전극 4 : 투명전극

6 : 형광체 8 : 격벽

10 : 보호막 12, 18 : 유전체후막

14 : 하부기판 16 : 상부기판

최근, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 한다), 전계방출 표시장치(Field Emission Display; 이하 "FED"라 한다) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel; 이하 "PDP"라 한다)등의 평면 표시장치가 활발히 개발되고 있으며, 이들 중 PDP는 단순구조에 의한 제작의 용이성, 고휘도 및 고발광 효율이 우수하며, 메모리 기능 및 160。 이상의 광시야각을 갖는 점과 아울러 40 인치이상의 대화면을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 PDP는 어드레스 전극(2)을 실장한 하부기판(14)과, 하부기판(14)의 상부에 소정의 두께로 도포되어 벽전하(Wall Charge)를 충전하기 위한 하부 유전체후막(18)과, 하부 유전체후막(18)의 상부에 형성되어 각각의 방전셀을 분할하는 격벽(8)과, 플라즈마 방전시 발생된 빛에 의해 여기되어 발광하는 형광체(6)와, 상부기판(16)의 상부에 형성된 투명전극(4)과, 상기 상부기판(16) 및 투명전극(4)의 상부에 소정의 두께로 도포되어 벽전하를 충전하는 상부 유전체후막(12)과, 상부 유전체후막(12) 상에 도포되어 방전에 의한 스퍼터링으로부터 상부 유전체후막(12)을 보호하는 보호막(10)을 구비한다. 어드레스 전극(2) 및 투명전극(4)에 소정의 구동전압(예를들어 200V)이 인가되면, 방전셀의 내부에는 어드레스전극(2)에서 방출된 전자에 의해 플라즈마 방전이 일어나게 된다. 이를 상세히 설명하면, 전극에서 방출된 전자가 방전셀에 봉입된 He가스와 Xe가스의 혼합가스 원자 또는 Ne가스와 Xe가스의 혼합가스 원자와 충돌하여 상기 혼합가스의 원자들을 이온화 시킴으로써 2차전자의 방출이 일어나게 한다. 이때, 2차전자는 혼합가스의 원자들과 충돌을 반복하면서 혼합가스 원자들이 순차적으로 이온화 되게 한다. 즉, 전자와 이온이 배로 증가하는 애벌런치(Avalanche)과정에 들어간다. 상기 애벌런치 과정에서 발생된 빛이 적색(Red; 이하 "R"이라 한다), 녹색(Green; 이하 "G"라 한다), 청색(Blue;이하 "B"라 한다)의 형광체를 발광시키게된다. 이렇게 형광체에서 발광된 R,G,B의 빛은 보호막(10), 상부 유전체후막(12) 및 투명전극(4)을 경유하여 상부유리판(16)으로 진행되어 문자 또는 그래픽이 표시되게 한다.

한편, 상부 유전체후막(12)은 형광체(6)에서 발광된 광을 투과시켜야 하므로 높은 투과율을 요구하게 된다. 또한, 방전전압을 낮추기 위해 높은 유전율을 요구하게 된다. 그 외에도 낮은 열팽창계수, 열적안정성, 낮은 소성온도와 치밀한 조직 및 전극재료와 보호막과의 우수한 매칭성등의 특성을 요구하게 된다. 이러한 요건을 만족시키기 위한 상부 유전체후막(12)은 표 1과 같은 조성비를 가진다. 표 1에서의 조성비는 유전체 후막의 무게를 100 중량%로 하여 산출된 것이다.

유전체 후막의 조성비

성 분	PbO	SiO₂	B₂O₃	K₂O	Na₂O
중량%	50-85	10-20	10-20	0-10	0-10

또한, 종래의 상부 유전체후막(12)의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 50-85 중량%의 PbO를 함유하는 PbO-B₂O₃-Sio₂계 유리를 10μm 이하의 미분말로 만든다. 이어서, 상기 미분말을 유기용매(Vehicle)에 혼합하여 페이스트(Paste)(또는 슬러리(Slurry))로 만든후, 유리기판에 20-30μm의 두께로 도포한다. 마지막으로, 유리기판에 도포된 페이스트(또는 슬러리)가 300-350℃에서 15-20분간 건조된후 580-590℃의 온도범위에서 소결됨으로써 투명한 상부 유전체후막(12)이 형성되게 된다. 상기와 같은 방법에의해 형성된 상부 유전체후막(12)의 특성이 표 2에 나타나 있다.

유전체 후막의 특성

소성 온도 (℃)	광투과율(%) (@ 400-800㎚)	유전율 (@ 1㎒)	열팽창계수 (10^-7/℃)	내전압 (㎸)
580 - 590	75 - 85	12 -14	65 - 90	> 1.5

표 2에 나타난 바와같이 종래의 유전체후막은 비교적 낮은 유전율(12 - 14)을 가지므로 플라즈마 방전전압을 상승시키게 됨과 아울러, 낮은 광투과율(75 - 85 %)로 인해 발광효율이 감소하게 되는 문제점이 도출되고 있다. 또한, 종래의 상부 유전체후막(12)은 PbO가 차지하는 비중이 높으므로 소자의 무게 및 전체적인 중량이 커짐과 아울러, 환경오염을 유발시키는 문제점이 도출되고 있다. 또한, 종래의 상부 유전체후막(12)은 높은 소성온도로 인해 유리기판이 변형 및 파손되는 문제점이 있다. 상기와 같이 하부 유전체의 재료는 저유전율, 고반사율, 저소성온도등이 요구되지만 상부 유전체의 재료는 고유전율, 고광투과율, 저소성온도의 특성이 요구된다. 이에따라, 하부 및 상부 유전체 재료의 특성에 적합한 재료개발이 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 광학적, 열적, 전기적 요구특성을 만족시키는 플 라즈마 표시장치용 유전체 조성물을 제공 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물은 상기 유전체 조성물이 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리를 사용하며, 상기 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리는 30 내지 60 중량%의 P₂O₅와, 5 내지 40 중량%의 ZnO와, 5 내지 40 중량%의 PbO와, 0.00001 내지 5 중량%의 MgO와, 0.00001 내지 5 중량%의 CaO와, 0.00001 내지 10 중량%의 La₂O₃와, 0.00001 내지 5 중량%의 SrO와, 1 내지 5 중량%의 Al₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 Sb₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 As₂O₃와, 5 내지 25 중량%의 BaO와, 0.00001 내지 5 중량%의 TeO₂로 이루어진다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP용 유전체 조성물을 설명하기위한 도면이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 유전체후막은 요구특성에 따라 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리(Parent Glass) 분말로 형성되거나, P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리(Parent Glass) 분말과 충진제 분말이 혼합된 조성물로 형성된다. 본 발명의 상부 유전체후막의 제조방법에 대해서 설명하면, 유전체후막의 요구특성에 따른 원재료(Raw Material)를 일정한 조성비로 혼합하고 용융시킨후 급속냉각함에 의해 미세한 입자를 갖는 분말(모상유리분말) 또는 상기 분말에 충진제를 소정의 비율로 혼합한 혼합분말을 형성시킨다. 상기 분말(모상유리분말) 또는 혼합분말은 유기용매(Vehicle)와 소정비율로 혼합됨으로써 페이스트(Paste)가 형성된다. 다음으로 페이스트가 유리기판에 소정의 두께로 도포된 다음 소정의 온도로 소결됨으로 써 유전체후막이 형성되게 된다. 이렇게 제작된 유전체 후막은 광학적, 열적, 전기적 요구특성이 향상된다.

이하에 본 발명의 실시예들에 따른 유전체 후막의 조성비와 그 제조방법들을 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 국한되는 것은 아님을 밝혀둔다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에서는 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리(Parent Glass) 분말로 형성된 PDP용 유전체 조성물에 대해서 설명하기로 한다. 유전체후막의 조성물인 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리 분말의 조성비가 도 2에 도시되어 있다. 이때, 도 2에서의 조성비는 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리의 무게를 100 중량%로하여 산출된 것이다. 본 발명의 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리는 30 내지 60 중량%의 P₂O₅와, 5 내지 40 중량%의 ZnO와, 5 내지 40 중량%의 PbO와, 0.00001 내지 5 중량%의 MgO와, 0.00001 내지 5 중량%의 CaO와, 0.00001 내지 10 중량%의 La₂O₃와, 0.00001 내지 5 중량%의 SrO와, 1 내지 5 중량%의 Al₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 Sb₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 As₂O₃와, 5 내지 25 중량%의 BaO와, 0.00001 내지 5 중량%의 TeO₂를 함유한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시장치용 유전체 후막 조성물을 이용한 상부 유전체후막 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저, 모상유리의 분말을 형성한다.(제1 단계) 상기 모상유리의 분말형성 과정에 대해서 상세히 설명하면, 첫 번째 공정에서 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리의 원재료(Raw Material)를 도 2에 도시된 조성비와 같이 혼합한다. 이때, P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리의 조성비는 도 2에 도시되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리의 원재료(Raw Material)를 상기 조성비와 같이 마련하고 그 마련되어진 재료들은 소정시간(예를들면, 10시간) 구동되는 텀블링 믹서(Tumbling Mixer)에의해 혼합되어 진다. 두 번째 공정에서 혼합된 원재료를 용융로에 투입하여 용융시킨다. 이때의 용융조건(Melting Condition)은 1200 - 1500℃에서 1-5시간 정도 유지하며, 용융도중에 원재료가 골고루 용융되도록 2-3 차례 교반(Stirring)시킴에 의해 균질화되어 용융된 유리는 치밀한 조직을 가지게 된다. 세 번째 공정에서 용융된 유리를 급속냉각 시킴에 의해 미세한 입자를 갖는 분말을 형성시킨다. 상기 용융된 유리가 쿠엔칭 롤러(Quenching Roller)를 통과된후 급속냉각됨으로써 미세한 크랙(Crack)을 갖는 파쇄유리(Cullets)들이 생성된다. 이들 파쇄유리는 볼밀링(Ball Milling)법에 의해 소정시간(예를들어, 16 시간) 밀링되어진후 #170, #270 시버(Siver)를 순차적으로 통과함으로써 입자크기가 약 10μm 이하의 입도를 갖는 분말이 만들어진다. 이때, 파쇄유리의 생성을 위해서는 파쇄유리에 미세한 크랙을 형성하는 쿠엔칭롤러(Quenching Roller) 방식이 바람직하다. 이러한 과정에 의해 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리(Parent Glass) 분말을 형성하게 된다. 이때, P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리 분말로 된 조성물은 상부 유전체후막에 적용될수 있을 것이다.

모상유리 분말을 유기용매(Vehicle)와 소정비율로 혼합함으로써 분말 페이스트(Paste) 또는 슬러리(Slurry)를 형성한다.(제2 단계) 다음으로, 모상유리 분말과 유기용매(Vehicle)를 소정의 비율(70 : 30)로 혼합하게 된다. 이때, 모상유리 분말과 유기용매의 혼합비율을 조절함에의해 페이스트 또는 슬러리가 형성되어 진다. 이 경우, 페이스트(Paste)의 점도는 70,000 - 100,000 cps 정도이고 슬러리(Slurry)의 점도는 700 - 1000 cps 정도가 바람직하다. 상기 페이스트는 기판의 상부에 스크린 프린팅용으로 적용되고, 슬러리 테이프 캐스팅(Tape Casting)용으로 적용된다. 또한, 유리용매(Vichile) 내에 감광성수지를 소정량 혼합할 경우 감광성 격벽재료로 사용할수도 있을 것이다.

페이스트 또는 슬러리를 기판 상부에 소정의 두께로 도포한후, 소정온도에서 소정시간 소결시킨다.(제3 단계) 스크린 프린팅(Screen Printing)법을 이용하여 페이스트를 기판의 상부에 의해 소정의 두께(예를들면, 10μm)의 두께로 도포시킨다. 이때, 슬러리는 테이프 캐스팅법을 이용하여 기판의 상부에 소정의 두께로 도포시킨다. 이어서, 기판을 드라이오븐(Dry Oven)에서 소정시간(예를들어, 20분) 건조한 다음 저항가열로에 기판을 투입한다. 이때, 드라이오븐에서는 페이스트 또는 슬러리내에 함유된 유기물이 소거된다. 또한, 상기 소결온도는 상기 분말에 대한 DTA(Differential Thermal Analysis; 이하 "DTA"라 함)로부터 얻어진 결정화 온도에 의해 정해지며, P₂O₅-ZnO-PbO계의 경우 580 - 590℃로 설정하여 15-30분 정도 소결하는 것이 바람직 하다. 상기와 같은 방법으로 형성된 본 발명의 유전체 후막은 PbO의 함유량이 적어 유전체후막의 중량을 경량화 할수있게 된다.

제2 실시예

본 발명의 제2 실시예에서는 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리(Parent Glass) 분말에 산화물 충진제가 소정의 비율로 혼합된 혼합분말로 형성된 PDP용 유전체 조성물에 대해서 설명하기로 한다. 산화물 충진제는 PbTiO₃, Bi₂O₃, BaTiO₃, CaTiO₃, CaSnO₃,BaZrO₃, CaZrO₃, PbZrO₃ 및 CaSiTiO중 적어도 어느하나 이상을 포함하게 되어 소성온도를 낮추게 된다. 또한, 모상유리와 산화물충진제의 혼합비율이 표 3에 나타나 있다.

모상유리와 산화물충진제의 혼합비율

	모상유리	산화물 충진제
혼합비	100	0.00001 - 50

본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시장치용 유전체 후막 조성물을 이용한 상부 유전체후막 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 모상유리분말에 소정의 비율로 산화물 충진제를 혼합하여 혼합분말을 형성한다.(제11 단계) 상기 모상유리의 분말형성 과정은 제1 실시예에서 충분히 기술되었으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 모상유리 분말에 산화물 충진제를 표 3에 나타난 조성비와 같이 마련하고 그 마련되어진 재료들은 텀블링 믹서(Tumbling Mixer)를 이용하여 혼합분말을 형성한다. 이때, 혼합분말 조성물은 상부 유전체후막에 적용될수 있을 것이다.

혼합분말을 유기용매(Vehicle)와 소정비율로 혼합함으로써 분말 페이스트(Paste) 또는 슬러리(Slurry)를 형성한다.(제2 단계) 이때, 혼합분말은 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리 분말에 충진제 분말이 혼합한 분말을 의미한다. 페이스트 또는 슬러리 형성과정에 대해서는 제1 실시예에서 충분히 기술 되었으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

페이스트 또는 슬러리를 기판 상부에 소정의 두께로 도포한후, 소정온도에서 소정시간 소결시킨다.(제3 단계) 상부 유전체후막의 도포단계와 소결단계는 제1 실시예에서 충분히 기술되었으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기와 같은 제조방법에 의해 P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리에 산화물 충진제가 혼합되어 형성된 유전체후막의 특성이 표 4에 나타나 있다.

P₂O₅-ZnO-PbO계 모상유리에 산화물 충진제가 혼합된 유전체후막의 특성

소성 온도 (℃)	광투과율(%) (@ 400-800㎚)	유전율 (@ 1㎒)	열팽창계수 (10^-7/℃)	내전압 (㎸)
550 - 560	75 - 90	7 - 35	60 - 85	> 1.5

표 4에 나타낸 바와 같이 상기와 같은 방법으로 형성된 본 발명의 유전체 후막은 비교적 높은 유전율(7 - 35)을 가지므로 플라즈마 방전전압을 낮추게 됨과 아울러, 높은 광투과율(75 - 90 %)로 인해 발광효율이 증가하게 된다. 또한, 본 발명의 유전체 후막은 PbO의 함유량이 적어 유전체후막의 중량을 경량화할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 유전체후막은 낮은 소성온도로 인해 유리기판이 변형 및 파손을 방지하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물은 광학적, 열적, 전기적 요구특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims

플라즈마 표시장치용 유전체 조성물에 있어서,

상기 유전체 조성물이 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리를 사용하며,

상기 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리는 30 내지 60 중량%의 P₂O₅와, 5 내지 40 중량%의 ZnO와, 5 내지 40 중량%의 PbO와, 0.00001 내지 5 중량%의 MgO와, 0.00001 내지 5 중량%의 CaO와, 0.00001 내지 10 중량%의 La₂O₃와, 0.00001 내지 5 중량%의 SrO와, 1 내지 5 중량%의 Al₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 Sb₂O₃와, 0.00001 내지 2 중량%의 As₂O₃와, 5 내지 25 중량%의 BaO와, 0.00001 내지 5 중량%의 TeO₂로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,

100 %의 P₂O₅-ZnO-PbO계 유리와, 0.00001 내지 50 %의 산화물 충진제를 혼합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물.
제 3 항에 있어서,

상기 산화물 충진제가 PbTiO₃, Bi₂O₃, BaTiO₃, CaTiO₃, CaSnO₃,BaZrO₃, CaZrO₃, PbZrO₃ 및 CaSiTiO중 적어도 어느하나 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 유전체 조성물이 상부 유전체후막에 적용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시장치용 유전체 조성물.