KR100925260B1 - 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물 - Google Patents

디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물에 관한 것으로서, 이 유전체 분말 조성물은 B2O3 15 내지 40 중량%; ZnO 30 내지 50 중량%; P2O5 5 내지 40 중량%; SiO2 0.1 내지 15 중량 %; BaO 15 내지 30 중량%; 및 Li2O, Na2O, K2O 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 산화물 0.01 내지 5 중량%를 포함하며, (B2O3+P2O5)/ZnO의 중량비가 0.610 내지 0.899이다.
본 발명의 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물은 환경 친화적이고, 낮은 유전율 및 높은 투과율을 나타낸다.
유리,전극피복,PDP,저유전율,투과율

Description

디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물{DIELECTRIC POWDER COMPOSITION FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저유전율 및 높은 투과율을 나타내고, 환경 친화적인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물에 관한 것이다.
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 디스플레이로 각광 받고 있다.
가장 일반적인 3전극 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 동일면상에 위치한 유지 전극과 주사 전극을 포함한 전면 기판과, 이로부터 일정 거리를 두고 이격 되어 수직 방향으로 이어지는 어드레스 전극을 포함한 배면 기판으로 이루어지며, 그 사이에 방전가스를 봉입하고 있다.
이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 전면 기판에 도포되는 유전체층은 유지 전극과 주사 전극을 덮으며 형성되어 플라즈마 방전 시 이온충격으로부터 유지전극 및 주사전극을 보호하고, 유전체층 표면에 벽전하를 형성하여 방전 유지 및 화면 구동을 가능하게 하는 역할을 한다.
이러한 유전체층이 상기와 같은 기능을 충분히 발휘하기 위해서는 높은 가시광선 반사 및 투과율, 낮은 열팽창계수, 낮은 소성온도, 높은 치밀도, 적절한 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 이 물질을 사용하지 않는 유리조성물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 저유전율 및 높은 투과율을 나타내며, 환경 친화적이고 경제적인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는 B2O3 15 내지 40 중량%; ZnO 30 내지 50 중량%; P2O5 5 내지 40 중량%; SiO2 0.1 내지 15 중량 %; BaO 15 내지 30 중량%; 및 Li2O, Na2O, K2O 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 산화물 0.01 내지 5 중량%를 포함하며, (B2O3+P2O5)/ZnO의 중량비가 0.610 내지 0.899인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물을 제공하는 것이다.
상기 유전체 분말 조성물은 디스플레이 장치, 특히 플라즈마 디스플레이 장치에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 유전체 분말 조성물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물은 환경 친화적이고, 낮은 유전율 및 높은 투과율을 나타낸다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현에는 디스플레이 장치에 사용되는 유전체 분말 조성물에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 층을 형성하는데 사용되는 유전체 분말 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 유전체 분말 조성물은 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 층 중에서도 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극을 덮으며 형성되는 상판 유전체 층 형성에 보다 적절하다.
본 발명의 유전체 분말 조성물은 ZnO-B2O3-P2O5 계의 무연(無鉛) 유리에서, B2O3 15 내지 40 중량%; ZnO 30 내지 50 중량%; P2O5 5 내지 40 중량%; SiO2 0.1 내지 15 중량 %; BaO 15 내지 30 중량%; 및 Li2O, Na2O, K2O 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 산화물 0.01 내지 5 중량%를 포함하며, (B2O3+P2O5) / ZnO의 중량비가 0.610 내지 0.899이다.
본 발명의 유전체 분말 조성물에서 사용된 B2O3는 유리 형성에 중요한 역할 을 하는 성분으로서, 그 함량은 15 내지 50 중량%가 바람직하며, 18 내지 30 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 B2O3의 함량이 15 중량% 미만이면, 결정화 현상 및 투명성이 저하되고 안정성에 문제가 있어 바람직하지 않고, 50 중량%를 초과하면 내수성이 약하며 연화점이 상승되어 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 분말 조성물에서, ZnO는 연화점 및 열팽창 계수를 조절하는 성분으로서, 그 함량은 30 내지 50 중량%가 바람직하고, 35 내지 50 중량%가 더욱 바람직하다. ZnO의 함량이 30 중량% 미만이면, 연화점 상승으로 소성상 문제가 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 유리가 결정화되기 쉬워 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 분말 조성물에서, P2O5는 유리 형성제로서 유리 온도 및 열팽창 계수를 조절하는 성분으로서, P2O5는 고온에서의 유리의 점도를 떨어뜨리는 역할을 하므로 본 발명의 유전체 분말 조성물을 이용하여 유전체층을 형성하기 위한 공정 중 소성 공정에서, 형성되는 유전체층의 표면 조도를 감소시켜, 보다 편평한 유전체층을 형성시킬 수 있으며, 유전체 분말 조성물의 소성 온도를 낮추는 데 효과가 있다. 또한, P2O5가 포함됨으로써 내전압의 향상도 꾀할 수 있다. P2O5의 함량은 5 내지 40 중량%가 바람직하고, 5 내지 15 중량%가 더욱 바람직하다. P2O5의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 소성 온도가 상승하여 600℃ 이하에서 소성하기 어려운 문제가 있고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 유리의 내수성 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명과 같은 B2O3-ZnO-P2O5계의 유전체 분말 조성물을 500℃ 내지 600℃의 온도에서 소성하기 위해서는 (B2O3 + P2O5)/ZnO의 값이 중량 비로 0.610 내지 0.899의 범위로 하는 것이 바람직하다. (B2O3 + P2O5)/ZnO 의 값이 중량 비로 0.610 미만일 경우에는 결정화 유리가 되기 쉬운 경향이 있고, (B2O3 + P2O5)/ZnO의 값이 중량 비로 0.899 보다 커지는 경우에는 유리의 연화점이 높아져 600℃ 이하의 온도에서 소성하기 어려워지고 투과율이 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 분말 조성물에서 사용된 SiO2는 제조되는 유전체 분말 조성물인 유리를 안정화시키는 성분으로서, 0.1 내지 15 중량%가 바람직하고, 3 내지 8 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 SiO2의 함량이 0.1 중량% 미만이면, 유리의 형성제 저하 문제로 결정화 문제가 있고, 15 중량%를 초과하면, 연화점이 650℃ 이상으로 높아져서 소성 온도상 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 BaO는 연화점 및 투과율을 조절하는 성분으로서, 그 함량은 15 내지 30 중량%가 바람직하며, 18 내지 25 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 BaO의 함량이 15 중량% 미만이면, 선팽창 계수가 저하되고, 연화점이 증가되며, 30 중량%를 초과하면, 선팽창 계수가 증가되고, 투과율이 저하되며 유전율의 증가로 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 분말 조성물에서 Li2O, Na2O, K2O 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 산화물은 유리의 연화점을 조절하는 성분으로서, 그 함 량은 0.01 내지 5 중량%가 바람직하다. 상기 제1 산화물의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 유리의 연화점을 조절하는데 그 성능을 발휘하기 힘든 문제가 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 결정화가 발생되기 쉬우며, 선팽창 계수를 과도하게 증가시킴에 따라 유전체층이 형성된 기판 유리를 휘어지게 하거나, 크랙을 발생시키는 등의 문제를 발생시킬 수 있고, 또한 기판 유리의 강도를 저하 시키는 등의 문제가 발생되어 바람직하지 않다. 이때, Li2O, Na2O, K2O를 혼합하여 사용하는 경우, 그 혼합 비율은 Li2O / (Na2O + K2O)의 값이 중량비로 0 내지 1의 중량비가 적절하다. 다만, 원하는 물성에 따라 적절하게 조절하면 되므로 특별히 한정할 필요는 없다.
또한, 본 발명은 상기 주성분 이외에 Al2O3; MgO; CaO; CuO, CeO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 산화물 CoO, NiO, MnO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제3 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 보조 성분으로 더욱 포함할 수 있다.
이하, 각 성분들의 함량은 전체 유전체 분말 조성물 100 중량부를 기준으로 한 값이다.
상기 Al2O3는 유리를 안정하게 하는 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0.01 내지 15 중량부가 바람직하다. Al2O3의 함량이 0.01 내지 15 중량부 범위이면, 제조되는 유전체 분말 조성물이 안정적이므로 결정화가 일어나지 않고, 투과율 도 적절하게 유지할 수 있어 바람직하다.
상기 MgO는 유리의 연화점을 조절하는 성분으로서, 그 함량은 0.01 내지 10 중량부가 바람직하다. MgO의 함량이 0.01 내지 10 중량부 범위에 포함되면, 유리의 연화점이 과도하게 상승되는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
상기 CaO는 투과율을 조절하는 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0.01 내지 10 중량부가 바람직하다. CaO의 함량이 0.01 내지 10 중량부 범위에 포함되면, 유리 강도가 증가하여 투과율을 증가시킬 수 있어 바람직하다.
상기 CuO, CeO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 산화물은 전극과의 반응성을 억제하는 효과가 있으며, 그 함량은 0.01 내지 1 중량부가 바람직하다. 상기 제2 산화물을 1 중량부 이하로 사용하는 경우에는 저파장 영역에서 투과율을 상승시킬 수 있어 바람직하다. 이때, CuO 및 CeO2를 혼합하여 사용하는 경우, 그 혼합 비율은 사용 용도에 따라 적절하게 조절하면 되며, 특별히 한정할 필요는 없다.
상기 CoO, NiO, MnO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제3 산화물은 유리의 착색 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 0.01 내지 1 중량부가 바람직하다. 상기 제3 산화물을 1 중량부 이하의 함량으로 사용하면, 너무 과도한 착색 문제를 야기시키지 않으므로, 투과율 저하 문제가 없어 바람직하다.
본 발명의 유전체 분말 조성물은 PbO나 Bi2O3를 포함하지 않으므로, 환경 친화적이면서, 또한 유전율은 8 내지 10로 낮은 물성을 갖는다. 본 발명의 유전체 분말 조성물의 낮은 유전율은 플라즈마 디스플레이 패널에 적용시, 소비 전력을 감소시킬 수 있어, 결과적으로 유효 전력을 향상시키는 효과가 있다. 또한 낮은 유전율을 얇은 두께의 유전체층 형성을 가능하게 하므로, 재료비를 절감시킬 수 있어, 경제적이며, 또한 투과율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유전체 분말 조성물은 평균 입도 D50이 2 내지 3㎛이고, 평균 입도 D100이 15 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 평균 입도 D100은 D50과 연관하여 비례하여 변화되는 것이므로, 평균 입도 D100는 최대값이 15 ㎛만 넘지 않으면 되며, 하한값은 특별한 의미가 없다. 본 명세서에서 평균 입도 D50이란 2㎛, 2.1㎛ 등 다양한 입도를 갖는 유전체 분말 조성물을 크기별에 따른 분체의 누적 분포에서 체적 기준의 누적 50%의 입자 직경을 말하며, D100이란 100%의 입자 직경을 말한다.
본 발명의 유전체 분말 조성물의 평균 입도 D50이 2.0㎛ 보다 작은 경우에는 제조된 유전체 분말 조성물을 이용하여 페이스트 제조 시 같은 고용분비를 갖는 경우 분산성 저하로 인해 점도가 급격히 상승하여 유리 기판에 페이스트 도포(인쇄) 공정에 어려움이 발생하거나 도포(인쇄) 자체가 불가능해질 수 있으며, 도포(인쇄)가 가능할 정도의 점도를 맞추기 위해 페이스트 제조 시 더 많은 양의 유기물을 사용하게 되어 이후 소성 시 유기물의 번 아웃(Burn-Out) 과정에서 다수의 기포를 남기게 되어 투과율이 저하되는 결과를 초래할 수 있어 바람직하지 않다. 또한 상대적으로 미분(D10 이하)의 제어가 어렵게 되고 유전체 분말 조성물 제조 시 양산 수 율이 떨어지는 문제도 발생하게 된다. 아울러, 평균 입도 D50이 3.0㎛ 보다 큰 경우에는 상대적으로 조립자의 양이 많아져서 소성 후 거대 기포가 잔존하여 투과율이 저하하는 원인이 되기도 하며, 소성 치밀도가 떨어져 패널의 휘도 특성을 저하시킬 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 유전체 분말 조성물을 디스플레이 장치에서 유전체층을 제조하는데 사용하기 위해서는 페이스트를 제조하여야 하며, 페이스트를 제조하는 공정은 다음과 같다.
먼저, 유전체 분말 조성물을 구성하는 모든 성분을 원하는 비율대로 혼합한다. 얻어진 혼합물을 약 1200℃ 이상의 용융로에서 용융하여, 유리물을 제조한다. 상기 유리물을 분쇄 공정을 실시하여 적정 입도를 갖는 유전체 분말 조성물을 제조한다.
이 유전체 분말 조성물과 비히클을 혼합하여 유전체 페이스트를 제조한다.
이러한 비히클로는 용매 및 바인더가 주로 사용된다. 용매로는 알파-터피네올, 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 셀 룰로오즈, 카르복시 메틸 셀룰로오즈, 카르복시 에틸 셀룰로오즈, 카르복시 에틸 메틸 셀룰로오드 등의 셀룰로오즈 유도체를 1종 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 바인더로는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 아밀(메트)아크릴레이트, 이소아밀(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 에틸헥실(메트)아크릴레이트, 노닐(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 운데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 이소스테아릴(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메트)아크릴레이트 등의 페녹시알킬 (메트)아크릴레이트 2-메톡시에틸(메트)아크릴레이트, 2-에톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-프로폭시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-부톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-메톡시부틸 (메트)아크릴레이트 등의 알콕시알킬 (메트)아크릴레이트 폴리에틸렌글리콜모노 (메트)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리포르폴린 글리콜모노(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메트)아크릴레이트 등의 폴리알킬렌글리콜 (메트)아크릴레이트 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 4-부틸시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 (메트)아크릴레이트, 보르닐 (메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 트리시클로데카닐 (메트)아크릴레이트 등의 시클로알킬 (메트)아크릴레이트 벤질 (메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트 등의 아크릴계 바인더를 사용할 수도 있다. 본 명세서에서 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중 어느 것을 나타낸다.
또한 본 발명의 유전체 준말 조성물은 필요에 따라 가소제를 더욱 포함할 수도 있다. 가소제로는 디부틸프탈레이트, 아디프산에스테르계, 프탈산에스테르계 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유전체 분말 조성물은 디스플레이 장치의 전극을 피복하는 역할을 하는 즉, 유전체층을 형성하기 위한 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 및비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 내지 6)
B2O3; ZnO; P2O5; SiO2; BaO; Li2O, K2O 및 Na2O의 혼합물; 및 Al2O3를 각각 하기 표 1에 나타낸 함량으로 측정하여, 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 1200℃ 이상 용융로에서 투입하여 용융하고, 용융완료된 유리물을 압착하였다.
압착된 유리물을 1차로 볼밀 분쇄를 실시한 후, 2차 정밀 분쇄기로 평균 입도 D50이 2-3㎛가 되도록 분쇄하여 유전체 분말 조성물을 제조하였다.
(비교예 1 내지 4 및 참고예 1)
PbO; B2O3; ZnO; SiO2; BaO; Li2O, K2O 및 Na2O의 혼합물; Al2O3; 및 TiO2를 각각 하기 표 2에 나타낸 함량으로 측정하여, 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
(참고예 2)
평균 입도 D50이 약 3.45㎛가 되도록 분쇄한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 유전체 분말 조성물을 제조하였다.
제조된 유전체 분말 조성물의 유리전이온도(Tg), 연화점(Ts), 선팽창 계수, 투과율 및 유전율을 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1) 유리전이온도(Tg) 및 연화점 측정(Ts)
- 상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4 및 참고예 1 내지 2에 따라 1차 볼밀 분쇄 및 2차 정밀 분쇄하여 얻어진 유전체 분말 조성물을 TMA(Theromomechanical Aanlysis, 열기계 분석기)로 측정하여 유리 전이 온도(Tg) 및 연화점(Ts)을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
유리 전이온도(Tg)는 TMA(TA Instrument Q400, 미국)를 이용하여 5℃/min의 속도로 520℃까지 승온하여 측정하였다. 또한 연화점(Ts)는 SDT(TA Instrument Q600, 미국)을 이용하여 10℃/min의 속도로 700℃까지 승온하여 측정하였다.
2) 선팽창 계수 측정 조건(단위: 10-7/℃)
- 상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4 및 참고예 1 내지 2에 따라 제조된 유전체 분말 조성물을 이용하여 상기 전이 온도 및 연화점 측정 실험 중 50℃에서 350℃의 구간에 걸쳐 측정하였다.
3) 투과율 측정 조건(단위 %)
상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4 및 참고예 1 내지 2에 따라 제조된 유전체 분말 조성물을 알파 터피네올 유기 용매 및 에틸 셀룰로즈 바인더를 포함하는 비히클(90 : 10 중량비)과 70 : 30 중량비로 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 제조된 페이스트를 일정 시간 동안 탈포시킨 후 유리 기판에 도포하여 건조 오븐(Dry oven)에서 10분간 건조시킨 후, 550℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 소성하였다. 페이스트가 도포되지 않은 유리 기판을 기준(base)으로 하여 550nm에서 투과율 측정기로 투과율을 측정하였다.
4) 유전율 측정 조건
상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4 및 참고예 1 내지 2에 따라 얻어진 분쇄된 유전체 분말 조성물에 1Kgf/㎠ 압력을 가하여 성형한 후, 510 내지 580℃ 온도에서 소성하고, 소성된 시료의 상하면을 매끄럽게 연마하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편의 상하 면에 Au 전극 재료를 스퍼터링 코팅하여 Cp값을 측정한 후(LCR Meter 측정 장치), 유전율 값을 계산하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
B2O3 19 19 25 23 21 22
ZnO 47 40 38 38 44.5 44
P2O5 10 10 9 10 10 5
SiO2 3 5 4.5 7 3.5 5.5
BaO 20 25 18 16 17 19
Li2O+K2O+Na2O 1 1 3 3 2.5 2
Al2O3 - - 2.5 3 1.5 2.5
총합 100 100 100 100 100 100
(B2O3 + P2O5)/ZnO(중량비) 0.617 0.725 0.894 0.868 0.697 0.613
Li2O/(K2O+Na2O)(중량비) - - 1 1 0.667 1
Tg(전이온도, ℃) 467 477.4 470.5 469.3 463.9 459
Ts(연화점, ℃) 562.7 587.2 586.6 592.4 565.8 586.0
선팽창 계수(x 10-7/℃) 77 74.8 72.2 73.4 76.6 74
입도 D50 2.4 2.37 2.95 2.11 2.3 2.5
D100 10.0 11.48 11.48 10.0 8.71 10
투과율(550nm, %) 70 69 73 75 65 71
유전율 10.0 9.2 8.3 8.9 8.1 9.6
비교예 1 비교예 2 비교예3 비교예4 참고예 1 참고예 2
PbO - - 48 - - -
B2O3 35.5 34 23 35 20 23
ZnO 31 36 - 41 48 38
P2O5 - - - 11 8 10
SiO2 8.5 5 10 3 2 7
BaO 16 17 11 5 19 16
Li2O+K2O+Na2O 5 4 - 3 2 3
Al2O3 4 4 4 2 1 3
TiO2 - - 4 - - -
총합 100 100 100 100 100 100
(B2O3 + P2O5)/ZnO(중량비) 1.145 0.944 - 1.122 0.583 0.868
Li2O / (K2O+Na2O)(중량비) 1 1.667 - 1 1 1
Tg(전이온도, ℃) 455.8 456.9 463.1 473.4 443 468.7
Ts(연화점, ℃) 558.3 560.3 564.3 598.3 575.1 591.3
선팽창 계수(x 10-7/℃) 79.1 77.2 79 73.5 75.2 73.2
입도 D50 2.54 2.9 2.4 2.73 2.22 3.45
D100 10.0 11.48 8.71 11.48 10.0 13.18
투과율(550nm, %) 53 44 75 60 58 62
유전율 9.5 8.5 11.8 8.7 8.6 8.9
상기 표 1 및 2에서 각 성분의 함량 단위는 중량%이며, 표 1에서 Li2O / (K2O+Na2O)의 중량비값이 기재되어 있지 않은 것은 Li2O만 사용하였음을 의미한다.
상기 표 1 및 2에 나타낸 것과 같이, B2O3, Al2O3, SiO2, ZnO, BaO, P2O5, Li2O, K2O 및 Na2O의 혼합물을 적절한 비율로 포함하는 실시예 1 내지 6의 유전체 분말 조성물은 종래의 유연계 유전체 분말 조성물의 유전율 값인 11.5 내지 13보다 낮은 8.1 내지 10의 유전율을 가지므로, 이를 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 전압을 낮출 수 있어, 패널의 유효 전력을 상승시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 유전율이 낮아짐으로써 상대적으로 비교예 3과 유사한 현재 상용 제품에 적용 중인 유연계 유전체의 두께 보다 훨씬 얇게(대략 2/3 내지 1/2 정도 수준) 유전체 층을 제조할 수 있게 되어 종래의 유전체와 동등 이상의 투과율을 확보할 수 있다. 또한 이와 같이 얇은 유전체층 형성이 가능하므로, 유전체 분말 조성물 사용량을 줄일 수 있어 매우 경제적이다.
비교예 1 내지 2의 경우는 비록 열특성 면에서는 실시예 1 내지 6과 유사한 수준의 특성을 확보하여 600℃ 이하의 온도에서 소성은 가능하였으나 투과율이 매우 낮아, 실제 플라즈마 디스플레이 패널에는 적용할 수 없다.
또한 비교예 3의 경우 PbO를 사용하므로 환경 오염 문제를 야기하면서도 유전율이 높고, 또한 BaO 함량이 너무 작은 비교예 4의 경우 투과율이 매우 낮고, (B2O3 + P2O5)/ZnO 중량비가 0.583으로 너무 낮은 참고예 1의 경우에도, 투과율이 너무 낮음을 알 수 있다.
아울러, 평균 입도 D50이 3.45㎛로 너무 큰 참고예 2의 경우에도 투과율이 매우 낮음을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (14)

  1. B2O3 15 내지 40 중량%;
    ZnO 30내지 50 중량%;
    P2O5 5 내지 40 중량%;
    SiO2 0.1 내지 15 중량 %;
    BaO 15 내지 30 중량%; 및
    Li2O, Na2O, K2O 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 산화물 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물로서,
    (B2O3+P2O5)/ZnO의 중량비가 0.610 내지 0.899인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 B2O3의 함량은 18 내지 30 중량%인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ZnO의 함량은 35 내지 50 중량%인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성 물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 P2O5의 함량은 5 내지 15 중량%인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SiO2의 함량은 3 내지 8 중량%인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 BaO의 함량은 18 내지 25 중량%인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 분말 조성물은 유전체 분말 조성물 100 중량부에 대하여 Al2O3를 0.01 내지 15 중량부의 양으로 더 포함하고; MgO를 0.01 내지 10 중량부의 양으로 더 포함하고; CaO를 0.01 내지 10 중량부로 더 포함하고; CuO, CeO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 산화물을 0.01 내지 1 중량부의 양으로 포함하고; CoO, NiO, MnO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제3 산화물을 0.01 내지 1 중량부로 더 포함하는 것인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 분말 조성물은 8 내지 10의 유전율을 갖는 것인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 분말 조성물의 입도는 평균 입도 D50이 2 내지 3㎛이고, D100이 15 ㎛ 이하인 것인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 분말 조성물은 플라즈마 디스플레이 장치에 사용되는 것인 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유전체 분말 조성물은 플라즈마 디스플레이 장치의 표시 전극을 덮는 전면 유전체층 형성용 디스플레이 장치용 유전체 분말 조성물.
  13. 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항의 유전체 분말 조성물을 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 장치인 디스플레이 장치.
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