KR100859175B1

KR100859175B1 - 디스플레이 장치용 유리 분말

Info

Publication number: KR100859175B1
Application number: KR1020070040942A
Authority: KR
Inventors: 이창수
Original assignee: 주식회사 휘닉스피디이
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-09-19
Also published as: KR20070105917A

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치용 전극 피복용 유리 분말에 관한 것으로서, 이 유리 분말은 PbO 2 내지 40 중량%, Bi₂O₃ 5 내지 50 중량%, SiO₂ 1 내지 20 중량%, B₂O₃ 10 내지 35 중량%, BaO 5 내지 25 중량%; 및 ZnO 1 내지 20 중량%를 포함한다.

본 발명의 디스플레이장치의 전극 피복용 유리 분말은 유전율 및 투과율이 우수하다.

유리,전극피복,PDP,유전율,투과율,Bi2O3

Description

디스플레이 장치용 유리 분말{GLASS POWDER FOR DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 유리 분말을 이용하여 형성된 코팅층의 투과도를 측정하여 나타낸 그래프.

[산업상 이용 분야]

본 발명은 디스플레이장치용 유리 분말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 유전율과 고투과율을 나타내는 디스플레이 장치용 유리 분말에 관한 것이다.

[종래 기술]

디스플레이 장치에서 화면을 나타내는 부분에 형성되는 전극은 이미지 품질의 저하를 방지하기 위해 투명 전극으로 형성된다.

특히, 최근 대형 평면 컬러 디스플레이장치로 기대되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 두 개의 전극으로 구성되는 표시 전극이 형성되는 전면 기판과 상기 기판으로부터 소정의 거리로 떨어져서 어드레스 전극이 형성되는 배면 기판을 포함하며, 상기 표시 전극이 투명 전극으로 형성된다.

이러한 투명 전극을 보호하기 위해서 일반적으로 유리 조성물로 피복하고 있 으며 또한, 각 화소를 독립적으로 제어하기 위해 투명 전극 사이에 절연층을 형성하는데 투명한 절연 유리 재료를 사용하고 있다.

따라서 디스플레이 장치에 사용되는 유리 조성물은 절연성뿐만 아니라, 적절한 유전율 및 높은 투과율이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 적절한 유전율을 가지면서, 고투과율을 나타내는 디스플레이 장치용 유리 분말에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 PbO 2 내지 40 중량%; Bi₂O₃ 5 내지 50 중량%; SiO₂ 1 내지 20 중량%; B₂O₃ 10 내지 35 중량%; BaO 5 내지 25 중량%; 및 ZnO 1 내지 20 중량%를 포함하는 디스플레이 장치용 유리 분말을 제공한다.

상기 Bi₂O₃는 10 내지 45 중량%가 더욱 바람직하다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 디스플레이 장치에 사용되는 유리 분말에 관한 것으로서, 특히 투명 전극을 보호하기 위해 사용되거나 또는 화소를 독립적으로 제어하기 위해, 투명 전극 사이에 절연층을 형성하기 위해 사용되는 유리 분말에 관한 것이다.

본 발명의 유리 분말은 주성분으로 PbO 2 내지 40 중량%, Bi₂O₃ 5 내지 50 중량%, SiO₂ 1 내지 20 중량%, B₂O₃ 10 내지 35 중량%, BaO 5 내지 25 중량% 및 ZnO 1 내지 20 중량%를 포함한다.

본 발명의 유리 분말에서 사용된 Bi₂O₃는 유전율 및 투과율을 향상시키기 위해 첨가된 성분으로서, 그 함량은 5 내지 50 중량%가 바람직하며, 10 내지 45 중량%가 더욱 바람직하다. Bi₂O₃의 함량이 5 중량% 미만이면, 투과율이 저하되는 경향이 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 유전율은 상승하나, 투과율이 저하되어 사용하기에 바람직하지 않다.

상기 PbO는 유리의 연화점을 저하시키는 성분으로서, 그 함량은 2 내지 40 중량%가 바람직하다. PbO의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 유전율이 저하되는 문제가 있고, 40 중량%를 초과하면, 투과율이 저하되어 바람직하지 않다.

상기 SiO₂는 유리를 안정화시키는 성분으로서, 그 함량은 1 내지 20 중량%가 바람직하고, 1 내지 15 중량%가 더욱 바람직하다. SiO₂의 함량이 1 중량% 미만이면, 유리의 안정성 문제점이 있고, 20 중량%를 초과하는 경우에는 연화점 및 항복점이 상승되고 투과율이 저하되어 바람직하지않다. 특히 투과율, 연화점 및 항복점 측면에서는 15 중량% 이하가 더욱 바람직하다.

상기 B₂O₃는 유리 형성에 중요한 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 10 내지 35 중량%가 바람직하다. B₂O₃의 함량이 10 중량% 미만이면, 유리 형성제가 부족하여 결정화 문제점이 있고, 35 중량%를 초과하면, 유리 안정성, 연화점, 항복점이 적절하지 않은 문제점이 있다.

또한, B₂O₃와 SiO₂를 합하여 15 내지 40 중량%인 경우가 더욱 바람직하다. B₂O₃와 SiO₂를 합하여 상기 범위에 속하면, 유리 안정성, 연화점, 항복점 및 투과율면에서 있어서 더욱 효과적이다.

상기 BaO는 연화점, 항복점 및 투과율을 조절하는 성분으로서, 그 함량은 5 내지 25 중량%가 바람직하며, 10 내지 20 중량%가 더욱 바람직하다. BaO의 함량이 5 중량% 미만이면, 선팽창 계수가 저하되고 연화점 및 항복점이 상승되어 바람직하지 않고, 25 중량%를 초과하면 선팽창 계수가 증가되고, 투과율이 저하되어 바람직하지 않다. 특히 적절한 선팽창 계수, 연화점, 항복점 및 투과율 측면에서는 10 내지 20 중량%가 더욱 바람직하다.

상기 ZnO는 연화점, 항복점 및 열팽창 계수를 조절하는 성분으로서, 그 함량은 1 내지 20 중량%가 바람직하다. ZnO의 함량이 20 중량%를 초과하면, 연화점이 너무 낮아져서 550℃ 정도의 소성 공정에서 기포가 발생되어 결과적으로 투과율이 저하되어 바람직하지 않다. 또한, ZnO의 함량이 1 중량% 미만이면 연화점이 높아져서, 소성 온도가 너무 증가하므로 적용이 어려워 바람직하지 않다.

이러한 주성분을 갖는 본 발명의 유리 분말은 그 유전율이 10 내지 13으로서, 본 발명의 유리 분말은 TiO₂ 또는 ZrO₂와 같은 고유전율 재료를 주성분으로 포함하지 않아도 원하는 유전율을 얻을 수 있으며, 특히 플라즈마 디스플레이 패널에 적합한 전극 피복용 유리 분말에 요구되는 유전율인 10 내지 14 범위에 포함되는 유전율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 유리 분말은 높은 투과율을 나타내며, 이러한 투과율은 유리 분말의 연화점으로 조절되는 것으로서, 본 발명의 유리 분말은 540 내지 590℃의 연화점을 갖으며, 500 내지 520℃의 항복점을 갖는다. 이러한 연화점 및 항복점을 갖는 본 발명의 유리 분말을 이용하여 투명 전극의 절연층을 형성하는 경우, 550℃ 내지 590℃의 적당한 온도에서 소성이 가능하여, 60 내지 85의 투과율을 가지므로, 투명 전극의 투명성을 저하시키지 않으면서, 절연성을 부여할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 유리 분말은 CaO, MgO, Al₂O₃, P₂O₅, CoO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 첨가제를 더욱 포함하고, CuO, CeO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.

이하, 각 성분들의 함량은 전체 유리 분말 100 중량부를 기준으로 한 값이다.

CaO 및 MgO는 열팽창 계수 조절 역할을 하는 성분으로서, CaO와 MgO를 합하여 그 함량은 1 내지 20 중량부가 바람직하다. CaO와 MgO를 합한 함량이 20 중량부를 초과하면, 연화점 상승 및 투과율 저하 문제가 있어 바람직하지 않다. CaO와 MgO의 혼합 비율은 원하는 물성에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

Al₂O₃는 유리를 안정하게 하는 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0 중량부 초과, 15 중량부 이하의 양이 바람직하며, 3 내지15 중량부가 더욱 바람직하다. Al₂O₃의 함량이 0 중량부 미만이면, 유리 분말이 불안정하여 결정화 현상이 발생되 므로 바람직하지 않고, 15 중량부를 초과하면, 투과율이 떨어져서 바람직하지 않다.

P₂O₅는 연화점 및 항복점을 저하시키는 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0 중량부 초과, 10 중량부 이하가 바람직하다. P₂O₅의 함량이 10 중량부를 초과하면, 내수성이 저하되어 바람직하지 않다.

CoO는 유리의 착색 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0 내지 3 중량부가 바람직하다. CoO의 함량이 3 중량부를 초과하면, 착색이 심하여 투과율이 저하되므로 바람직하지 않다.

CuO, CeO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 첨가제는 전극과의 반응성을 억제하는 효과가 있으며, 0 내지 3 중량부가 바람직하다. 상기 제2 첨가제의 함량이 3 중량부를 초과하는 경우에는 저파장 영역에서 투과율이 저하되어 바람직하지 않다. 상기 CuO 및 CeO₂를 혼합하여 사용하는 경우, 그 혼합 비율은 원하는 물성에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 유리 분말은 TiO₂ 또는 ZrO₂와 같은 고유전율 재료를 포함하지 않아도 원하는 유전율을 얻을 수 있으나, 사용 목적에 따라 이러한 고유전율 재료를 1종 이상 더욱 포함할 수도 있다. 상기 TiO₂ 또는 ZrO₂를 1종 이상 더욱 사용하는 경우, 이들의 함량은 0 내지 10 중량부가 적당하다. TiO₂, ZrO₂ 또는 이들의 조합을 10 중량부를 초과하여 사용하면 유리의 결정화가 유발되어 바람직하지 않다.

본 발명의 유리 분말을 디스플레이 장치의 투명 전극을 코팅하기 위해서는 페이스트를 제조하여야 하며, 페이스트를 제조하는 공정은 다음과 같다.

먼저, 유리 분말을 구성하는 본 발명의 모든 성분을 본 발명의 범위 내 비율로 성분을 혼합한다. 얻어진 혼합물을 약 1000℃ 이상의 용융로에서 용융하여, 유리물을 제조한다. 상기 유리물을 분쇄 공정을 실시하여 적정 입도를 갖는 유리 분말을 제조한다.

이 유리 분말과 비히클을 혼합하여 페이스트 형태의 유리 조성물을 제조한다.

이러한 비히클로는 용매 및 바인더가 주로 사용된다. 용매로는 에틸 카비톨, 부틸 카비톨, 에틸 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, 텍사놀, 테르핀유, 디프로필렌글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌글리콜 에틸 에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, γ-부티로락톤, 셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브 아세테이트, 트리프로필렌 글리콜 등을 1종 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 바인더로는 셀룰로오즈, 히드록시 메틸 셀룰로오즈, 히드록시 에틸 셀룰로오즈, 카르복시 메틸 셀룰로오즈, 카르복시 에틸 셀룰로오즈, 카르복시 에틸 메틸 셀룰로오드 등의 셀룰로오즈 유도체를 1종 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 유리 분말은 디스플레이 장치의 투명 전극을 보호하기 위해 투명 전극을 피복하는 용도로 또한 화소를 독립적으로 제어하기 위해 전극 사이에 절연층을 형성하는 용도로 유용하게 사용될 수 있으며, 이러한 목적이라면 어떠한 디스플레이 장치에 사용되도 무방하나, 특히 플라즈마 디스플레이 패널에 유용하게 사용될 수 있다.

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

(실시예 1 내지 6)

PbO, Bi₂O₃, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, ZnO, TiO₂, BaO, P₂O₅, CeO₂, CuO, CoO 및 MgO를 각각 하기 표 1에 나타낸 함량을 측정하여, 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 1200℃ 이상 용융로에서 투입하여 용융하고, 용융완료된 유리물을 압착하였다.

압착된 유리물을 1차로 볼밀 분쇄를 실시한 후, 2차 정밀 분쇄기로 2-2.5㎛의 평균 입도를 갖도록 분쇄하여 유리 분말을 제조하였다.

제조된 유리 분말의 유전율, 항복점 및 연화점을 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

1) 유전율 측정 조건

시편 제조: 분쇄된 유리 분말에 1Kgf/cm² 압력을 가하여 성형한 후 510-540℃ 온도에서 소성하고, 소성된 시료의 상하면을 매끄럽게 연마하여 시편을 제조하였다.

- 측정 장치: LCR Meter

- 측정 방법: 제조된 시편에 상하면에 Ag 전극 재료를 입혀서 Cp값을 측정한 후 유전율 값을 계산하였다.

2) 항복점 측정 조건

- 측정 장치: 열분석기(DSC)

- 측정 방법 : 열분석용 셀에 상기 실시예 1 내지 6에 따라 얻어진 유리 분말을 30mg 칭량하여 알루미늄 셀에 넣고, 10℃/분의 승온 속도로 600℃까지 온도를 증가시키면서 측정하였다.

3) 연화점 측정 조건

- 측정 장치: 연화점 측정기

- 측정 방법: 1.5 X 1.5 X 1mm의 시료 크기로 시료를 제조하여 측정하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
PbO(중량%)	4	6	10	15	25	30
Bi₂O₃(중량%)	40	35	30	30	20	10
SiO₂(중량%)	4.5	4.5	4	8.5	8.5	12
B₂O₃(중량%)	20	20	21	25	19	20
Al₂O₃(중량%)	3.5	3.3	9	3.5	3.2	8
ZnO(중량%)	12	12	12	-	12	10
TiO₂(중량%)	2	7	1	-
BaO(중량%)	14	12	12	18	12	10
CuO(중량%)	-	-	-	-	0.3	-
CoO(중량%)	-	0.2	-	-	-	-
MgO(중량%)	-	-	1	-	-	-
총합(중량%)	100	100	100	100	100	100
유전율	12.4	14.5	12.6	11.8	11.5	11
항복점(℃)	512	502	505	518	520	506
연화점(℃)	540	545	550	560	560	550

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 각 성분을 최적 함량으로 포함하는 실시예 1 내지 6의 유리 분말은 우수한 유전율, 항복점 및 연화점을 나타내었다.

(비교예 1 내지 3)

PbO, Bi₂O₃, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, ZnO, TiO₂ 및 BaO를 각각 하기 표 2에 나타낸 함량을 측정하여, 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 1200℃ 이상 용융로에서 투입하여 용융하고, 용융완료된 유리물을 압착하였다.

제조된 유리 분말의 항복점을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 비교를 위하여 실시예 1의 연화점 결과도 하기 표 2에 다시 나타내었다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
PbO(중량%)	4	45.0	15	45
Bi₂O₃(중량%)	40	10	20	2
SiO₂(중량%)	4.5	10	2	8
B₂O₃(중량%)	20	15	30	19
Al₂O₃(중량%)	3.5		2
ZnO(중량%)	12	10	3	23
TiO₂(중량%)	2
BaO(중량%)	14	10	28	3
총합(중량%)	100	100	100	100
항복점(℃	512	469	570	449

상기 표 2에 나타낸 것과 같이, 실시예 1의 항복점은 512℃로 추후 소성 과정을 적절한 온도에서 실시할 수 있으나, 비교예 1 및 3은 항복점 온도가 너무 낮아, 추후 550℃ 내지 590℃의 온도로 소성시 기포가 발생하여 투과율이 감소될 수 있고, 비교예 2는 항복점 온도가 570℃로 너무 높아, 역시 투과율이 저하되어 바람직하지 않다.

이어서 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 유리 분말 및 α-터피네올 용매 및 에틸셀룰로즈 바인더가 1 : 9 중량비로 혼합되어 만들어진 비히클과 70 : 30 중량%의 비율로 혼합하여 페이스트를 제조한 후, 이를 580℃로 소성하여, 코팅층을 형성한 후, 코팅층에 대한 투과도를 측정하여 그 결과를 하기 표 3 및 도 1에 나타내었다.

	% T(450.0nm)	% T(500.00nm)	% T(550.00nm)	% T(600.00nm)	% T(650.00nm)
실시예 1	66.6339	70.5624	73.6804	75.8582	78.6324
비교예 1	47.6595	47.185	47.4702	47.2578	48.6583
비교예 2	0.0191	0.0311	0.0347	0.0366	0.2152
비교예 3	27.0491	27.2663	28.2516	29.966	36.2253

투과율은 특히 550nm 파장에서의 투과율이 중요한데, 상기 표 3 및 도 1에 나타낸 결과를 보면, 실시예 1의 유리 분말을 이용한 코팅층의 투과율이 비교예 1 내지 3보다 월등하게 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 디스플레이 장치용 유리는 최적의 항복점 및 연화점을 갖음에 따라, 투과율이 높고, 플라즈마 디스플레이 패널에 적합한 유전율을 갖는다.

Claims

PbO 2 내지 10 중량%;

Bi₂O₃ 5 내지 50 중량%;

SiO₂ 1 내지 20 중량%;

B₂O₃ 10 내지 35 중량%;

BaO 5 내지 18 중량%; 및

ZnO 1 내지 20 중량%

를 포함하는 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이 장치용 유리 분말은 Bi₂O₃를 10 내지 45 중량%의 함량으로 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이장치용 유리 분말은 SiO₂를 1 내지 15 중량%의 함량으로포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이 장치용 유리 분말은 SiO₂ 및 B₂O₃를 합하여 15 내지 40 중량%의 함량으로 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 BaO의 함량은 10 내지 18 중량%인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 유리 분말은 CaO, MgO, Al₂O₃, P₂O₅, CoO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 첨가제를 더욱 포함하고, CuO, CeO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 첨가제를 더욱 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제6항에 있어서,

상기 유리 분말은 유리 분말 100 중량부에 대하여 CaO 및 MgO를 합하여 1 내지 20 중량부; Al₂O₃를 0 내지 15 중량부; P₂O₅를 0 내지 10 중량부; CoO를 0 내지 3 중량부; CuO, CeO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 산화물 0 내지 3 중량부를 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제7항에 있어서,

상기 Al₂O₃의 함량은 3 내지 15 중량부인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 유리 분말은 TiO₂, ZrO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고유전율 재료를 더욱 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제9항에 있어서,

상기 유리 분말은 TiO₂, ZrO₂ 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고유전율 재료를 유리 분말 100 중량부에 대하여 0 내지 10 중량부의 양으로 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.
제1항에 있어서,

상기 유리 분말은 플라즈마 디스플레이 장치에 사용되는 것인 디스플레이 장치용 유리 분말.